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Die
Erfindung betrifft eine Temperatursteuervorrichtung gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, insbesondere für einen Kompressor
mit variabler Verdrängung in einem Kühlkreis einer
Automobil-Klimaanlage.
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In
einer Automobil-Klimaanlage wird durch den Kompressor mit variabler
Verdrängung komprimiertes, unter hoher Temperatur stehendes
gasförmiges Kältemittel unter Verwendung eines
Kondensators durch Wärmetausch mit Außenluft kondensiert.
Das kondensierte Kältemittel wird durch einen Aufnahmebehälter/Trockner
in ein Gas und eine Flüssigkeit separiert. Separiertes
flüssiges Kältemittel wird durch ein Expansionsventil
expandiert, ehe durch einen Verdampfer durch Wärmetausch
mit Luft aus dem Fahrzeuginnenraum die expandierte Gas/Flüssigkeits-Mischung
des Kältemittels verdampft wird, und das verdampfte gasförmige
Kältemittel zu dem Kompressor zurückkehrt.
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In
einer Hochtemperatur-Umgebung ist es jedoch manchmal schwierig,
unter hoher Temperatur stehendes, gasförmiges Kältemittel
zu kühlen, bis es kondensiert ist, selbst dann, wenn das
unter hoher Temperatur stehende, gasförmige Kältemittel
unter Verwendung von Außenluft durch den Kondensator gekühlt
wird. Das Expansionsventil erhält dann flüssiges
Kältemittel und expandiert das flüssige Kältemittel
adiabatisch, um dadurch Kältemittel mit niedriger Temperatur
zu erzielen. Wenn jedoch das von dem Kompressor abgegebene gasförmige
Kältemittel durch den Kondensator nicht kondensiert worden ist,
stellt die Klimaanlage ihren Kühlbetrieb ein.
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Um
dieses Problem zu lösen, ist ein System vorgeschlagen worden,
bei welchem der Kühlkreis einen internen Wärmetauscher
aufweist (
JP-A-2000-292016 ).
Der interne Wärmetauscher, der zwischen dem dem Expansionsventil
zugeführten Kältemittel und dem durch den Kompressor
angesaugten Kältemittel einen Wärmeaustausch durchführt,
kühlt das dem Expansionsventil zugeführte, unter
hoher Temperatur stehende Kältemittel durch unter niedriger
Temperatur stehendes Kältemittel, das vom Kompressor angesaugt
wird, um es zu ermöglichen, in das Expansionsventil zuverlässig
nur flüssiges Kältemittel einzuführen.
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Im
Vergleich mit einem Kühlkreis ohne internen Wärmetauscher
hat ein Kühlkreis mit internem Wärmetauscher auch
eine höhere Kühlleistung und eine bessere Effizienz.
Deshalb ist es grundsätzlich zweckmäßig,
Kühlkreise mit internen Wärmetauschern auch in
Klimaanla gen zu benutzen, die nicht nur in Hochtemperaturumgebungen,
sondern auch in anderen Bereichen verwendet werden.
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Ein
solcher Kühlkreis mit einem Kompressor mit variabler Verdrängung
und dem internen Wärmetauscher ist zweckmäßig,
weil das dem Expansionsventil zugeführte Kältemittel
gekühlt werden kann. Jedoch gibt es aus dem Blickpunkt
der Ansaugseite des Kompressors, insbesondere wenn die Kühllast hoch
ist und der Kompressor mit maximaler Kapazität betrieben
wird, ein Problem dahingehend, nicht zu umgehen, dass die Temperatur
des in den Kompressor eingeführten Kältemittels
ggf. zu hoch wird. Spezifischer wird die Temperatur des abgegebenen
Kältemittels noch höher, und überschreitet
dessen Temperatur manchmal sogar die für das Schmieröl
für den Kompressor noch zulässige maximale Temperatur,
wenn durch den Kompressor Kältemittel unter hoher Temperatur
angesaugt und komprimiert wird. Wenn die Temperatur für
Schmieröl, das dem Kompressor mit dem Kältemittel
zugeführt wird, derart hoch wird, schreitet die Oxidation
des Schmieröls rasch fort und kann selbst dann, wenn später
die Temperatur wieder absinkt, das Öl keine Viskosität mehr
bereitstellen, wie sie zum stabilen Ausbilden von Schmierfilmen
erforderlich ist. Was dann das Schlimmste sein kann, ist dass die
Schmierfunktion des Schmieröls verloren geht, was ein ernsthaftes Problem
in dem Kompressor hervorrufen kann, z. B. weil dann der Kompressor
frisst.
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Es
sind konventionelle Kompressoren mit variabler Verdrängung
bekannt, bei denen an oder in einer Oberfläche des Kompressors
ein Thermostat angeordnet ist, um eine Sicherheitsfunktion gegen Hochtemperatur-Kältemittel
zu erzielen, derart, dass dann eine Kompressor-Steuervorrichtung
die Temperatur des Kältemittels unter Berücksichtigung
der ermittelten Temperatur steuert.
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Ferner
ist es von einigen Kompressoren mit variabler Verdrängung
bekannt, als separates Überwachungsglied ein Ablassventil
vorzusehen, um eine Sicherheitsfunktion für Überdruck
zu erzielen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Temperatursteuervorrichtung für
einen Kompressor mit variabler Verdrängung anzugeben, welche
verhindert, dass die Temperatur des durch den Kompressor komprimierten
Kältemittels zu hoch wird, wenn in einem Kühlkreis
z. B. mit einem internen Wärmetauscher, die Kühllast
hoch ist.
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Die
gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Temperatursteuervorrichtung für
den Kompressor mit variabler Verdrängung ist so ausgebildet,
dass die Verdrängung des Kompressors zwangsweise reduziert
wird, wenn die Temperatur in dem Kompressor zu hoch wird. Dies ermöglicht
es schließlich, einen Temperaturanstieg im abgegebenen
komprimierten Kältemittel zu unterdrücken.
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Wenn
der temperaturfühlende Aktuator ausgebildet ist, um die
Temperatur des von der Auslasskammer abgegebenen Kältemittels
direkt abzugreifen, lässt sich das Ansprechverhalten des
temperaturfühlenden Aktuators in Bezug auf eine Änderung der
Temperatur verbessern und lässt sich die Zeitperiode verkürzen,
die erforderlich ist, damit die zu hohe Kältemittel-Temperatur
nach einer Verminderung der Verdrängung des Kompressors
in einen normalen oder zulässigen Bereich zurückkehrt.
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Die
Temperatursteuervorrichtung hat eine weitgehend ähnliche
Funktion wie der bei bekannten Kompressoren vorgesehene Thermostat.
Der temperaturfühlende Aktuator steuert das Ventil jedoch
mechanisch, so dass es möglich ist, einen Anstieg der Temperatur
des abgegebenen Kältemittels positiv zu unterdrücken,
während andere Komponententeile wie der Thermostat weggelassen
werden können.
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Da
die Temperatursteuervorrichtung auch weitgehend die Funktion übernimmt,
die bei bekannten Kompressoren von dem Ablassventil erfüllt
wird, z. B. durch entsprechendes Einstellen der Federkraft für
das Ventil der Temperatursteuervorrichtung, kann auch ein Ablassventil
in dem Kompressor weggelassen werden.
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Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes werden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
Systemdiagramm eines Kühlkreises, in welchem unterschiedliche
Temperatursteuervorrichtungen verwendbar sind,
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2–5 Längsschnitte
erster bis vierter Ausführungsformen solcher Temperatursteuervorrichtungen,
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6–18 Längsschnitte
von Verdrangungssteuerventilen für einen Kompressor mit
variabler Verdrängung, in Verbindung mit Temperatursteuervorrichtungen
der 2 bis 5,
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19 ein
Systemdiagramm eines Kühlkreises, in welchem Temperatursteuervorrichtungen
der 20 und 21 verwendbar
sind,
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20 einen
Längsschnitt der Temperatursteuervorrichtung, die in 19 schematisch
gezeigt ist, und
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21 einen
Längsschnitt einer anderen Temperatursteuervorrichtung,
die in 19 schematisch gezeigt ist.
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Ein
in 1 gezeigter Kühlkreis umfasst einen Kompressor 1 mit
variabler Verdrängung zum Komprimieren eines Kältemittels,
einen Kondensator 2 zum Kondensieren des komprimierten
Kältemittels, einen Aufnahmebehälter/Trockner 3 zum
Separieren gekühlten Kältemittels in ein Gas und
eine Flüssigkeit, ein Expansionsventil 4, das
das durch die Gas/Flüssigkeits-Separation erhaltene flüssige
Kältemittel drosselt und expandiert, einen Verdampfer 5 zum
Verdampfen des durch das Expansionsventil 4 expandierten
Kältemittels, und, vorzugsweise, einen internen Wärmetauscher 6,
der zwischen Kältemittel, das von dem Aufnahmebehälter/Trockner 3 zu
dem Expansionsventil 4 strömt, und Kältemittel,
das von dem Verdampfer 5 zu dem Kompressor 1 mit
variabler Verdrängung strömt, einen Wärmeaustausch durchführt.
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Der
Kompressor 1 umfasst ein Verdrängungssteuerventil 7 in
einer Passage zwischen einer Auslasskammer und einem Kurbelgehäuse,
um die Strömungsrate des Kältemittels so zu steuern,
dass das komprimierte Kältemittel unter einem Auslassdruck
Pd in das Kurbelgehäuse eingeführt wird. Ferner
ist in einer Passage zwischen dem Kurbelgehäuse und einer
Ansaugkammer eine Drosselöffnung 8 vorgesehen,
die es ermöglicht, dass Kältemittel aus dem Kurbelgehäuse
zu der Ansaugkammer unter einem Saugdruck Ps abströmt.
Während die Drosselöffnung 8 Kältemittel
aus dem Kurbelgehäuse zu der Ansaugkammer ablässt,
steuert das Verdrängungssteuerventil 7 die Strömungsrate
des komprimierten und in das Kurbelgehäuse einzuführenden
Kältemittels, um dadurch einen Druck Pc in dem Kurbelgehäuse
zu steuern, mit dem die Verdrängung des Kompressors 1 variiert
wird.
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In 1 weist
der Kompressor 1 ferner eine Temperatursteuervorrichtung 10a auf,
die hier parallel zu dem Verdrängungssteuerventil 7 angeordnet ist.
Die Temperatursteuervorrichtung 10a ermittelt die Temperatur
in dem Kompressor 1. Wenn diese Temperatur höher
wird als eine vorbestimmte Temperatur, dann variiert die Temperatursteuervorrichtung 10a die
Verdrängung des Kompressors 1 so, dass dessen
Verdrängung klein oder kleiner wird. Die Temperatursteuervorrichtung 10a arbeitet
hier unabhängig von dem Verdrängungssteuerventil 7.
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Das
Verdrängungssteuerventil 7 steuert die Verdrängung
des Kompressors 1 variabel und derart, dass eine vorab
eingestellte Verdrängung auch dann eingehalten wird, wenn
die Drehzahl des Motors, der den Kompressor 1 antreibt,
variieren sollte. Wenn beispielsweise die Drehzahl des Motors ansteigt, dann
nimmt der Auslassdruck Pd des Kompressors 1 zu, und nimmt
der Ansaugdruck Ps ab. Das Verdrängungssteuerventil 7,
welches die Zunahme des Auslassdrucks Pd und/oder die Abnahme des
Ansaugdrucks Ps feststellt, erhöht die Strömungsrate
des Kältemittels, das von der Auslasskammer zu dem Kurbelgehäuse
strömt, und erhöht so den Druck Pc im Kurbelgehäuse,
um dadurch die Verdrängung des Kompressors 1 so
variabel zu regeln, dass diese kleiner wird. Auf diese Weise hält
das Verdrängungssteuerventil 7 die Kapazität
des von dem Kompressor 1 abgegebenen Kältemittels
(die Verdrängung des Kompressors) gleich einer Kapazität
(Verdrängung), die vorab eingestellt wurde. Wenn hingegen
die Drehzahl des Motors abnimmt, dann vermindert das Verdrängungssteuerventil 7 den
Druck Pc im Kurbelgehäuse, um die Verdrängung
zu steigern und wiederum die Kapazität des von dem Kompressor
abgegebenen Kältemittels entsprechend der vorab eingestellten
Kapazität aufrechtzuerhalten. Zu dieser Zeit und in einem
Normalzustand, in welchem die Temperatur im Kompressor 1 nicht
höher ist als eine vorbestimmte Temperatur, arbeitet die
Temperatursteuervorrichtung 10a überhaupt nicht.
Wenn der Kompressor 1 durch das Verdrängungssteuerventil 7 gesteuert
wird, z. B. wenn die Kühllast hoch ist und der Kompressor 1 fortwährend
mit maximaler Kapazität betrieben wird, dann wird die Temperatur
des von der Auslasskammer abgegebenen Kältemittels hoch. Wenn
diese Temperatur hoch wird und die Temperatur in dem Kompressor 1 höher
wird als die vorbestimmte Temperatur, dann arbeitet die Temperatursteuervorrichtung 10a derart,
dass sie zusätzlich Kältemittel aus der Auslasskammer
in das Kurbelgehäuse einführt, um den Druck Pc
im Kurbelgehäuse zu erhöhen, wodurch der Kompressor 1 auf
eine kleinere Verdrängung geregelt wird. Da dann die Temperatur
des vom Kompressor 1 abgegebenen Kältemittels vermindert
wird, wird verhindert, dass die Temperatur des Schmieröls
für den Kompressor 1, welches Schmieröl
zusammen mit dem Kältemittel durch den Kühlkreis
zirkuliert, höher wird als eine für das Schmieröl
zulässige Maximaltemperatur, so dass es möglich
ist, eine thermisch bedingte Verschlechterung oder Zersetzung oder
Oxidation des Schmieröls zu unterdrücken.
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Die
Temperatursteuervorrichtung 10b in 2 besitzt
einen zylindrischen Körper 11, der in eine Passage
zwischen der Auslasskammer und dem Kurbelgehäuse des Kompressors 1 verwendet werden
kann. Der Körper 1 besitzt an einem Ende einen
Einlassanschluss 12, der mit einer von der Auslasskammer
kommenden Passage kommuniziert. Das andere Ende des Körpers 11 besitzt
einen Auslassanschluss 13, der mit einer Passage zum Kurbelgehäuse
kommuniziert. Zwischen dem Einlassanschluss 12 und dem
Auslassanschluss 13 erstreckt sich eine Passage zum Durchführen
von Kältemittel. Ein zentraler Abschnitt der Passage ist
mit einem abgestuften Bereich ausgebildet, der einen Ventilsitz 14 formt.
An der Seite des Auslassanschlusses des Ventilsitzes 14 ist
ein Ventilelement 15 vorgesehen, das zum Ventilsitz und
vom Ventilsitz 14 weg bewegt werden kann. An der zum Einlassanschluss
weisenden Seite des Ventilelements 15 ist eine Feder 16 aus
einer Legierung mit einem Formgedächtnis angeordnet, um
das Ventilelement 15 in Ventilöffnungsrichtung
zu beaufschlagen, während an der Seite des Auslassanschlusses
des Ventilelements 15 eine Schraubenfeder 17 mit
einer konischen Gestalt angeordnet ist, die das Ventilelement 15 in
Ventilschließrichtung beaufschlagt. In diesem Fall bilden der
Ventilsitz 14, das Ventilelement 15, und die Schraubenfeder 17 ein
Ventil eines Typs, der normalerweise geschlossen ist, wobei das
Ventil durch die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis geöffnet
und geschlossen werden kann. Die Schraubenfeder 17 wird
an einer Einstellschraube 18 abgestützt, die in
den Auslassanschluss 13 eingeschraubt ist. Die Federkraft
der Schraubenfeder 17 lässt sich durch Ändern
der Einschraubtiefe der Einstellschraube 18 einstellen.
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Die
Kraft der Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
verändert sich umgekehrt in Bezug auf Temperaturwechsel.
Die Feder 16 besitzt Charakteristika, derart, dass seine
Federkraft klein ist und auch die Rate einer Änderung der
Federkraft in Bezug auf eine Änderung der Temperatur klein
ist, bei Temperaturen, die niedriger sind als die Transformationstemperatur.
Hingegen nimmt die Federkraft der Feder 16 aus der Legierung
mit dem Formgedächtnis bei höheren Temperaturen
als die Transformationstemperatur proportional zu einer Änderung der
Temperatur scharf zu. Wenn deshalb die ermittelte Temperatur niedrig
ist, operiert die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
wie eine normale Feder. Wenn hingegen die ermittelte Temperatur
einen bestimmten Wert überschreitet, dann nimmt die Federkraft
dieser Feder 16 scharf zu und dient sie als ein temperaturfühlender
Aktuator, der das Ventilelement 15 zwangsweise in die Offenstellung
bringt. Die Transformationstemperatur der Feder 16 aus
der Legierung mit dem Formgedächtnis ist auf einen Wert
eingestellt, der nicht höher ist als die für das Schmieröl
des Kompressors maximal zulässige Temperatur.
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Die
Schraubenfeder 17 besitzt eine Federkraft, die so eingestellt
ist, dass das Ventil durch Differentialdruck zwischen dem Auslassdruck
Pd und dem Druck Pc im Kurbelgehäuse nicht geöffnet
wird. Ferner fungiert die Schraubenfeder 17 auch als eine Vorspannfeder
zum Rückstellen der Feder 16 aus der Legierung
mit dem Formgedächtnis in einen zusammengezogenen Zustand,
wenn die Temperatur niedriger wird als die vorbestimmte Temperatur
und zuvor die Feder 16 durch Fühlen einer höheren
Temperatur als die vorbestimmte Temperatur auf eine Länge
entsprechend dem Formgedächtnis verlängert wurde.
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Wenn
die Kühlbelastung gering ist und der Kompressor 1 fortfährt,
mit minimaler Verdrängung zu arbeiten oder innerhalb eines
variablen Verdrängungsbereichs zu arbeiten, dann wird die
Temperatur des unter dem Auslassdruck Pd stehenden Kältemittels
nicht abnormal hoch. Deshalb ist die Federkraft der Feder 16 aus
der Legierung mit dem Formgedächtnis, das diese Temperatur
des unter dem Auslassdruck Pd stehenden Kältemittels fühlt,
ebenfalls klein, und ist das Ventil der Temperatursteuervorrichtung 10b aufgrund
der Vorspannkraft der Schraubenfeder 17 geschlossen. Die
Temperatursteuervorrichtung 10b halt ihren geschlossenen
Zustand ein.
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Wenn
die Kühllast hoch ist und der Kompressor 1 fortfährt,
mit maximaler Verdrängung zu operieren, dann kann die Temperatur
des unter dem Auslassdruck Pd stehenden Kältemittels zu
hoch werden. Dann wird die Federkraft der Feder 16 aus
der Legierung mit dem Formgedächtnis rasch groß,
so dass sich diese Feder 16 gegen die Beaufschlagungskraft
der Schraubenfeder 16 ausdehnt und das Ventilelement 15 von
dem Ventilsitz 14 abgehoben wird, um die Temperatursteuervorrichtung 10b in
einen offenen Zustand zu bringen. Dadurch wird Kältemittel
unter dem Auslassdruck Pd in das Kurbelgehäuse eingeführt,
um den Druck Pc im Kurbelgehäuse zu erhöhen. Der
Kompressor 1 wird zwangsweise so geregelt, dass seine Verdrängung
reduziert wird, und auch die Temperatur des unter dem Auslassdruck
Pd stehenden Kältemittels verringert wird. Wenn die Temperatur
des unter dem Auslassdruck Pd stehenden Kältemittels abgesenkt
ist, dann wird die Temperatursteuervorrichtung 10b wieder
geschlossen, wonach der Kompressor wieder durch das Verdrängungssteuerventil 7 geregelt
wird.
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Die
Temperatursteuervorrichtung 10c in 3 ist so
ausgebildet, dass ihre Operation beim Ermitteln der Temperatur des
Kältemittels zum Öffnen des Ventils nicht nachteilig
durch den Auslassdruck Pd und den Druck Pc im Kurbelgehäuse
beeinflusst wird. Spezifischer hat der Körper 11 der
Temperatursteuervorrichtung 10c einen Seitenabschnitt mit dem
Einlassanschluss 12. Eine Öffnung des Körpers 11,
gegenüberliegend zu dem Auslassanschluss 13, wird
durch eine Kappe 19 verschlossen. Durch die Kappe 19 erstreckt
sich ein druckfühlender in Ventilöffnungs- und
Schließrichtungen beweglicher Kolben 20. Der Außendurchmesser
des Kolbens 20 ist annähernd gleich dem Innendurchmesser
der Ventilöffnung des Ventilsitzes 14. Der Kolben 20 ist
integral mit dem Ventilelement 15 ausgebildet. Auf dem
Kolben 20 ist ein Anschlagring 21 vorgesehen,
an dem ein Federwiderlager 22 angreift, das die Feder 16 aus der
Legierung mit dem Formgedächtnis abstützt, derart,
dass die Feder 16 den Kolben in Ventilöffnungsrichtung
beaufschlagt. Am Einlassanschluss 12 ist ein Sieb 23 angeordnet.
An axial gegenüberliegenden Seiten des Körpers 11 sind
O-Ringe 24 und 25 vorgesehen, die das Sieb 23 zwischen
sich aufnehmen. Wenn die Temperatursteuervorrichtung 10c in den
Kompressor 1 eingegliedert wird, wird der Auslassdruck
Pd im Einlassanschluss 12 von dem Druck Pc im Kurbelgehäuse,
der im Auslassanschluss 13 herrscht, isoliert, wobei der
Druck Pc auch auf einer freien Endfläche des druckfühlenden
Kolbens 20 wirkt.
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Wenn
die Kühllast hoch ist und der Kompressor 1 fortwährend
mit maximaler Verdrängung arbeitet, so dass die Kältemitteltemperatur
unter dem Auslassdruck Pd abnormal hoch wird, dann wird die Federkraft
der Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
sehr groß, was bewirkt, dass sich die Feder 16 gegen
die Beaufschlagungskraft der Schraubenfeder 17 ausdehnt
und die Temperatursteuervorrichtung 10c öffnet.
Dadurch wird der Druck Pc im Kurbelgehäuse erhöht,
um den Kompressor 1 in einer Richtung zu regeln, in welcher
dessen Verdrängung klein wird, so dass auch die Temperatur des
unter dem Auslassdruck Pd stehenden Kältemittels gesenkt
wird.
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Da
der Außendurchmesser des Kolbens 20 annähernd
gleich dem Innendurchmesser der Ventilöffnung ist, wird
der Auslassdruck Pd in gleicher Weise auf das Ventilelement 15 und
den Kolben 20 in Ventilöffnungsrichtung und in
Ventilschließrichtung aufgebracht, wobei eine Einwirkung
des Auslassdrucks Pd beseitigt ist, und der Druck Pc in gleicher Weise
auf das Ventilelement 15 und den Kolben 20 in Ventilschließrichtung
und Ventilöffnungsrichtung jeweils aufgebracht wird, so
dass auch der Einfluss des Drucks Pc ausgeglichen ist. Deshalb führt
die Temperatursteuervorrichtung 10c ihre Operation zum
Ermitteln der Temperatur des Kompressors 1 und zum Steuern
des Kompressors in der Richtung aus, in welcher dessen Verdrängung
klein wird, ohne nachteilige Beeinträchtigung durch den
Auslassdruck Pd und den Druck Pc.
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Die
Temperatursteuervorrichtung 10d in 4 verwendet
als den temperaturfühlenden Aktuator ein Bimetallelement 26.
Das Bimetallelement 26 hat ringförmige Gestalt.
Die Periphe rie des Bimetallelements 26 ist lose in eine
Nut eingepasst, die durch einen abgestuften Abschnitt im Einlassanschluss 12 und
einen hohlen zylindrischen Körper 27 gebildet wird,
der in den Einlassanschluss 12 eingepasst ist. Die innere
Peripherie des Bimetallelements 26 ist in Eingriff mit
einem Anschlagring 29, der auf einem Schaft 28 sitzt,
der sich von dem Ventilelement 15 axial zu dem Einlassanschluss 12 erstreckt.
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Wenn
der Kompressor 1 fortfährt, mit minimaler Verdrängung
zu arbeiten oder innerhalb eines variablen Verdrängungsbereichs,
bleibt die Temperatur des unter dem Auslassdruck Pd stehenden Kältemittels
niedrig, so dass, wie in 4 gezeigt, eine Metallseite
des Bimetallelements 26, an welcher ein kleiner thermischer
Ausdehnungskoeffizient vorliegt, in leichtem Kontakt mit oder sogar
separiert von dem Anschlagring 29 ist. Dadurch bleibt das
Ventil durch die Beaufschlagungskraft der Schraubenfeder 17 geschlossen,
um die Temperatursteuervorrichtung 10d in geschlossenem
Zustand zu halten. Wenn die Temperatur des Kältemittels
unter dem Auslassdruck Pd höher wird, wird das Bimetall 26 zu
dem Ventilelement 15 hin gebogen, wobei es sich an seiner
Peripherie abstützt, wodurch die Federkraft, die über
den Anschlagring 29 in Ventilöffnungsrichtung
auf den Schaft 28 aufgebracht wird, zunimmt. Sobald die
Kältemitteltemperatur beim Auslassdruck Pd abnormal hoch
wird, wird die konische Gestalt des Bimetallelements 26 umgekehrt,
um den Schaft 28 gegen die Beaufschlagungskraft der Schraubenfeder 17 in
Ventilöffnungsrichtung zu verschieben und das Ventilelement 15 vom
Ventilsitz 14 abzuheben und um das Ventil zu öffnen.
Dadurch führt die offene Temperatursteuervorrichtung 10d Kältemittel
unter dem Auslassdruck PD in das Kurbelgehäuse ein, um
den Druck Pc im Kurbelgehäuse zu erhöhen und zwangsweise
zu bewirken, dass die Verdrängung des Kompressors 1 klein
wird. Dadurch wird die Kältemitteltemperatur unter dem
Auslassdruck Pd abgesenkt und wird verhindert, dass diese Temperatur
höher wird als die vorbestimmte Temperatur.
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Die
Temperatursteuervorrichtung 10e in 5 ist so
ausgebildet, dass die Feder 16 aus der Legierung mit dem
Formgedächtnis durch das Bimetallelement 26 ersetzt
ist. Die äußere Peripherie des Bimetallelements 26 ist
lose in eine Nut eingepasst, die durch einen abgestuften Abschnitt
in dem Körper 11 und einer Kappe 19 gebildet
wird, die in eine Öffnung eingepasst ist, welche an der
dem Auslassanschluss 13 abgewandten Seite geformt ist.
Die innere Peripherie des Bimetallelements 26 ist in Eingriff
mit dem Anschlagring 29, der hier an dem druckfühlenden
Kolben 20 vorgesehen ist.
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Wenn,
wie in 5 gezeigt, die Temperatur des unter dem Auslassdruck
Pd stehenden Kältemittels niedrig ist, ist die Metallseite
des Bimetallelements 26 mit dem kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
in leichtem Kontakt mit oder sogar separiert von dem Anschlagring 29.
Die Temperatursteuervorrichtung 10e wird in dem geschlossenen
Zustand gehalten.
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Wenn
die Temperatur des unter dem Auslass Pd stehenden Kältemittels
höher wird als die vorbestimmte Temperatur, wird die Gestalt
des Bimetallelements 26 rasch umgekehrt, um den Kolben 20 in Ventilöffnungsrichtung
gegen die Beaufschlagungskraft der Schraubenfeder 17 zu
verschieben und die Temperatursteuervorrichtung 10e zu öffnen.
Dadurch wird unter dem Auslassdruck Pd stehendes Kältemittel
in das Kurbelgehäuse eingeführt, um den Druck Pc
im Kurbelgehäuse zu erhöhen und die Verdrängung
des Kompressors 1 zwangsweise so zu regeln, dass diese
klein wird.
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Die
Temperatursteuervorrichtungen 10b bis 10e, die
jeweils in der in dem Kompressor 1 geformten Passage angeordnet
sind, ermitteln die Kältemitteltemperatur beim Auslassdruck
Pd. Wenn die ermittelte Temperatur höher wird als die vorbestimmte Temperatur,
wird Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd in das Kurbelgehäuse
eingeführt, um den Kompressor 1 zwangsweise in
der Richtung zu verstellen, in welcher seine Verdrängung
klein wird. Jedoch können die Funktionen der Temperatursteuervorrichtungen 10b bis 10e auch
erzielt werden, wenn die Erfindung auf das in 1 schematisch
angedeutete Verdrängungssteuerventil 7 appliziert
wird, welches den Kompressor 1 steuert.
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In 6 ist
die in 2 gezeigte Temperatursteuervorrichtung 10b bei
einem Verdrängungssteuerventil 30 eines ersten
Typs appliziert. Dieses Verdrängungssteuerventil 30 ermittelt
den Ansaugdruck Ps in der Ansaugkammer des Kompressors 1, um
die Kältemittel-Strömungsrate von der Auslasskammer
in das Kurbelgehäuse zu steuern. Das Verdrängungssteuerventil 30 ist
so ausgebildet, dass es durch ein externes Signal frei auf einen
Wert für den Ansaugdruck Ps eingestellt werden kann, zu
welchem der Ansaugdruck zu steuern ist. Das Verdrängungssteuerventil 30 enthält
eine Membrane 30, die den Ansaugdruck Ps ermittelt, eine
Ventilsektion 32, welche die Kältemittel-Strömungsrate
von der Auslasskammer in das Kurbelgehäuse steuert, und
einen Magneten 33, der den Wert des Ansaugdrucks PS setzt,
zu welchem der Ansaugdruck zu steuern ist. Die Membrane 31 ist
zwischen der Ventilsektion 32 und dem Magneten 33 angeordnet
und so ausgebildet, dass sie den Ansaugdruck Ps an einer Oberfläche
und die Kraft des Magneten 33 an der gegenüberliegenden
Oberfläche aufnimmt. Ein sich axial erstreckender Schaft 34 ist
zwischen der Membrane 31 und der Ventilsektion 32 so
vorgesehen, dass eine durch die Membrane 31 abgegriffene Änderung
des Ansaugdrucks Ps durch den Schaft 34 auf ein Ventilelement
der Ventilsektion 32 übertragen wird.
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Ein
Körper 35 der Ventilsektion 32 inkorporiert
eine Temperatursteuervorrichtung entsprechend der Temperatursteuervorrichtung 10b.
Diese Temperatursteuervorrichtung ist zwischen einem Anschluss,
aus welchem die Ventilsektion 32 Kältemittel unter
dem Auslassdruck Pd erhält, und einem Anschluss angeordnet,
aus welchem die Ventilsektion 32 auf den Druck Pc geregeltes
Kältemittel liefert. Die Feder 16 aus der Legierung
mit dem Formgedächtnis ist in einer Passage angeordnet,
die mit dem Anschluss kommuniziert, aus welchem die Ventilsektion 32 das
unter dem Auslassdruck Pd stehende Kältemittel erhält,
um die Temperatur des Kältemittels bei dem Auslassdruck
Pd zu ermitteln.
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Wenn
in dem Verdrängungssteuerventil 30 die Membrane
unter Abtasten des Ansaugdrucks Ps axial versetzt wird, dann wird
diese Versetzung über den Schaft 34 auf das Ventilelement übertragen,
um zu bewirken, dass die Ventilsektion 32 öffnet
und schließt. D. h., das Verdrängungssteuerventil 30 ermittelt
den Ansaugdruck Ps und steuert die Kältemittel-Strömungsrate
von der Auslasskammer zu dem Kurbelgehäuse derart, dass
der Ansaugdruck Ps gleich einem Wert wird, wie er durch den Magneten 33 eingestellt
ist.
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Parallel
zur Operation des Verdrängungssteuerventils 30 ermittelt
die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
die Temperatur des unter dem Auslassdruck Pd stehenden Kältemittels. Wenn
die Temperatur abnormal hoch wird, hebt die Feder 16 das
Ventilelement 15 von dem Ventilsitz 14, so dass
das unter dem Auslassdruck Pd stehende Kältemittel in das
Kurbelgehäuse eingeführt wird, um die Verdrängung
des Kompressors 1 zwangsweise zu steuern oder zu überregeln,
damit diese klein wird.
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In 7 ist
die Temperatursteuervorrichtung 10b gemäß 2 auf
ein Verdrängungssteuerventil 40 eines zweiten
Typs appliziert. Dieses Verdrängungssteuerventil 40 ermittelt
den Differentialdruck zwischen dem Auslassdruck Pd in der Auslasskammer
und dem Ansaugdruck Ps in der Ansaugkammer des Kompressors 1,
um die Strömungsrate des Kältemittels zu steuern,
das aus der Auslasskammer in das Kurbelgehäuse eingeführt
wird. Das Verdrängungssteuerventil 40 ist so ausgebildet,
dass es durch ein externes Signal einen Wert des Differentialdrucks
frei einstellen lässt, auf welchen der Differentialdruck
zu steuern ist. Das Verdrängungssteuerventil 40 weist
eine Ventilsektion 41 auf, das die Kältemittel-Strömungsrate
von der Auslasskammer in das Kurbelgehäuse steuert, und
einen Magneten 42, der einen Wert eines Differentialdrucks
setzt, zu welchem der Differentialdruck zwischen diesen beiden Drücken
zu steuern ist. Durch einen Körper 45 wird ein
Schaft 43 axial beweglich geführt. Der Schaft 43 ist
zwischen der Ventilsektion 41 und dem Magneten 42 mit
einem Ventilelement der Ventilsektion 41 integral ausgebildet
und bildet ein druckfühlendes Glied. Der Schaft 42 besitzt
eine Endfläche, gegen welche ein Schaft 44 anliegt,
der die Kraft des Magneten 42 auf das Ventilelement der
Ventilsektion 41 überträgt. Der Schaft 43 besitzt
eine Endfläche, die den Auslassdruck Pd in der Ventilöffnungsrichtung über
eine Ventilöffnung der Ventilsektion 41 erhält,
während seine andere Endfläche den Ansaugdruck
Ps in Ventilschließrichtung aufnimmt, derart, dass eine
Last in Ventilöffnungsrichtung generiert wird in Abhängigkeit vom
Differentialdruck zwischen dem Auslassdruck Pd und dem Ansaugdruck
Ps.
-
Ein
in den Körper 45 der Ventilsektion 41 durch
Einpressen eingepasster Ventilsitz 46 weist eine sich axial
durchgehend erstreckende Bohrung auf und inkorporiert eine Temperatursteuervorrichtung
entsprechend der Temperatursteuervorrichtung 10b. Diese
Temperatursteuervorrichtung ist zwischen einem Anschluss, aus welchem
die Ventilsektion 41 das unter dem Auslassdruck Pd stehende Kältemittel
empfängt, und einem Anschluss angeordnet, von welchem die
Ventilsektion 41 auf den Druck Pc gesteuertes Kältemittel
liefert. Die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
ist in einer Passage angeordnet, welche mit dem Anschluss kommuniziert, über
welchen die Ventilsektion 41 das unter dem Auslassdruck
Pd stehende Kältemittel empfängt, um so die Temperatur
des Kältemittels unter dem Auslassdruck Pd zu ermitteln.
-
In
dem Verdrängungssteuerventil 40 ermittelt das
druckfühlende Glied den Differentialdruck zwischen dem
Auslassdruck Pd und dem Ansaugdruck Ps, und bewirkt es, dass die
Ventilsektion 41 in Abhängigkeit von dem Wert
des Differentialdrucks öffnet oder schließt. Spezifischer
ermittelt das Verdrängungssteuerventil 40 den
Differentialdruck zwischen dem Auslassdruck Pd und dem Ansaugdruck
Ps, um die Kältemittel-Strömungsrate von der Auslasskammer
in das Kurbelgehäuse so zu steuern, dass der Differentialdruck
einem Wert gleich wird, wie er durch den Magneten eingestellt ist.
Parallel zu der Verdrängungssteueroperation des Verdrängungssteuerventils 40 ermittelt
die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
die Temperatur des Kältemittels unter dem Auslassdruck
Pd. Falls diese Temperatur abnormal hoch wird, hebt die Feder 16 das
Ventilelement 15 von dem Ventilsitz 14, so dass
Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd in das Kurbelgehäuse eingeführt
wird, um die Verdrängung des Kompressors 1 zwangsweise
so zu regeln, dass diese klein wird.
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In 8 ist
die Temperatursteuervorrichtung 10b gemäß 2 appliziert
auf ein Verdrängungssteuerventil 50 eines dritten
Typs. Dieses Verdrängungssteuerventil 50 ermittelt
den Ansaugdruck Ps in der Ansaugkammer des Kompressors 1 und
steuert die Kältemittel- Strömungsrate von der
Auslasskammer in das Kurbelgehäuse, um dadurch den Ansaugdruck
Ps auf einen vorbestimmten Wert zu regeln.
-
Das
Verdrängungssteuerventil 50 umfasst eine druckfühlende
Sektion, die so ausgebildet ist, dass der Ansaugdruck Ps durch eine
Membrane 51 abgegriffen wird. Eine Ventilsektion 52 steuert
die Kältemittel-Strömungsrate von der Auslasskammer in
das Kurbelgehäuse. Die Membrane 51 ist so angeordnet,
dass sie auf einer Oberfläche den Ansaugdruck Ps aufnimmt,
und an der gegenüberliegenden Oberfläche die Kraft
einer Feder 53. Ein sich in axialer Richtung erstreckender
Schaft 54 ist zwischen der Membrane 51 und der
Ventilsektion 52 so angeordnet, dass eine durch die Membrane 51 abgegriffene Änderung
des Ansaugdrucks Ps als Membranenversetzung durch den Schaft 54 auf
ein Ventilelement der Ventilsektion 52 übertragen
wird. Ein Körper 55 der Ventilsektion 52 inkorporiert
eine Temperatursteuervorrichtung entsprechend der Temperatursteuervorrichtung 10b.
Diese Temperatursteuervorrichtung ist zwischen einem Anschluss, über
welchen die Ventilsektion 52 Kältemittel unter
dem Auslassdruck Pd aufnimmt, und einem Anschluss angeordnet, von welchem
die Ventilsektion 52 auf den Druck Pc geregeltes Kältemittel
liefert. Die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
ist in einer Passage angeordnet, die mit dem Anschluss kommuniziert, über
welchen die Ventilsektion 52 das Kältemittel unter
dem Auslassdruck Pd aufnimmt, um die Temperatur des Kältemittels
bei dem Auslassdruck Pd abzugreifen.
-
In
dem Verdrängungssteuerventil 50 greift die Membrane 51 den
Ansaugdruck Ps ab und steuert die Ventilsektion 52 die
Kältemittel-Strömungsrate von der Auslasskammer
in das Kurbelgehäuse derart, dass der Ansaugdruck Ps gleich
einem durch die Feder 53 vorbestimmten Wert wird.
-
Parallel
zu der Verdrängungssteueroperation des Verdrängungssteuerventils 50 greift
die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
die Temperatur des Kältemittels bei dem Auslassdruck Pd
ab. Wenn diese Temperatur abnormal hoch wird, hebt die Feder 16 das
Ventilelement 15 von dem Ventilsitz 14 ab und
wird Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd in das Kurbelgehäuse
eingeführt, um die Verdrängung des Kompressors 1 zwangsweise
so zu regeln, dass diese klein wird.
-
In 9 ist
die Temperatursteuervorrichtung 10c auf ein Verdrängungssteuerventil 60 des
ersten Typs appliziert. In diesem Verdrängungssteuerventil 60 teilt
sich die Ventilsektion 32 mit dem Ventil der Temperatursteuervorrichtung.
Die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
ist in einer Kammer angeordnet, welche das Kältemittel
unter dem Auslassdruck Pd einführt, um den Schaft 34 in
Ventilöffnungsrichtung zu beaufschlagen, wenn die Temperatur
des Kältemittels hoch wird. Wenn bei dieser Ausbildung
die Temperatur des Kältemittels unter dem Auslassdruck
Pd nicht hoch sein sollte, wird keine ausreichende Federkraft generiert,
mit welcher die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
den Schaft 34 antreiben könnte, so dass das Verdrängungssteuerventil 60 die
Verdrängungssteueroperation ausführt, ohne dabei
durch die Temperatursteuervorrichtung beeinflusst zu werden. Wenn
jedoch die Temperatur des Kältemittels unter dem Auslassdruck
Pd abnormal hoch wird, dann greift die Feder 16 aus der
Legierung mit dem Formgedächtnis diese Temperatur ab, und
treibt sie dann den Schaft 34 in Ventilöffnungsrichtung,
um die Ventilsektion 32 des Verdrängungssteuerventils 60 zwangsweise oder überregelnd
zu öffnen. Dadurch wird die Verdrängung des Kompressors 1 so
geregelt, dass sie klein wird.
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In 10 sind
die Temperatursteuervorrichtungen 10b und 10c gemäß den 2 und 3 auf ein
Verdrängungssteuerventil 70 des ersten Typs appliziert.
In diesem Verdrängungssteuerventil 70 teilt sich
die Ventilsektion 32 mit dem Ventil der Temperatursteuervorrichtung.
Eine Feder zum Beaufschlagen eines Plungers 71 in Ventilöffnungsrichtung
durch den Magneten 33 wird durch die Feder 16 aus
der Legierung mit dem Formgedächtnis der Temperatursteuervorrichtung
ersetzt. Obwohl die Feder 16 die Temperatur im Inneren
des Magneten 33 abgreift, ist das gesamte Verdrängungssteuerventil 70 zur
Disposition in den Kompressor 1 eingesetzt, so dass die Feder 16 aus
der Legierung mit dem Formgedächtnis substanziell die Temperatur
des Kompressors 1 abgreift.
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Wenn
die Temperatur des Kompressors nicht hoch ist, dann wird die Feder 16 aus
der Legierung mit dem Formgedächtnis als eine normale Feder
für den Magneten 33 benutzt, da dann kaum eine Änderung
der Federkraft eintritt. Wenn hingegen die Temperatur des Kompressors 1 abnormal
hoch wird, greift die Feder 16 aus der Legierung mit dem
Formgedächtnis diese Temperatur ab, und reagiert sie darauf
so, dass der Plunger 71 in Ventilöffnungsrichtung angetrieben
wird. Dies bewirkt, dass die Beaufschlagungskraft des Plungers 71 auf
das Ventilelement der Ventilsektion 32 über die
Membrane 31 und den Schaft 34 übertragen
wird, um die Ventilsektion 32 des Verdrängungssteuerventils 70 zwangsweise oder überregelnd
zu öffnen, wodurch die Verdrängung des Kompressors 1 so
geregelt wird, dass sie klein wird.
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In 11 ist
die Temperatursteuervorrichtung 10c von 3 auf
ein Verdrängungssteuerventil 80 des dritten Typs
appliziert. In diesem Verdrängungssteuerventil 80 teilt
sich die Ventilsektion 32 mit dem Ventil der Temperatursteuervorrichtung.
Die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
ist in einer Kammer angeordnet, in welche Kältemittel unter
dem Auslassdruck Pd eingeführt wird. Wenn die Temperatur
des Kältemittels hoch wird, dann wird der Schaft 54 in
Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt.
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Wenn
die Temperatur des Kältemittels unter dem Auslassdruck
Pd nicht hoch ist, dann generiert die Feder 16 aus der
Legierung mit dem Formgedächtnis keine ausreichende Federkraft,
um den Schaft 54 anzutreiben. Demzufolge führt
das Verdrängungssteuerventil 80 die Verdrängungssteueroperation
aus, ohne durch die Temperatursteuervorrichtung beeinflusst zu werden.
Wenn hingegen die Temperatur des Kältemittels unter dem
Auslassdruck Pd abnormal hoch wird, dann greift die Feder 16 aus der
Legierung mit dem Formgedächtnis diese Temperatur ab und
reagiert sie darauf so, dass sie den Schaft 54 in Ventilöffnungsrichtung
antreibt und die Ventilsektion 52 des Verdrängungssteuerventils 80 zwangsweise
oder überregelnd öffnet. Dadurch wird die Verdrängung
des Kompressors 1 so geregelt, dass sie klein wird.
-
In 12 sind
die Temperatursteuervorrichtungen 10b und 10c aus
den 2 und 3 auf ein Verdrängungssteuerventil 90 des
dritten Typs appliziert. In diesem Verdrängungssteuerventil 90 ist
eine Feder, auf welche die Membrane 51 eine Federkraft gegen
den Ansaugdruck Ps appliziert, durch die Feder 16 aus der
Legierung mit dem Formgedächtnis der Temperatursteuervorrichtung
ersetzt. Obwohl die Feder 16 aus der Legierung mit dem
Formgedächtnis die Temperatur innerhalb eines Gehäuses 91 abgreift,
das die Feder 16 ausnimmt, ist dennoch das gesamte Verdrängungssteuerventil 90 zur
Disposition in den Kompressor 1 eingesetzt, so dass die
Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis substanziell
die Temperatur des Kompressors 1 abgreift.
-
Wenn
die Temperatur des Kompressors 1 nicht hoch ist, dann wird
die Feder 16 aus der Legierung mit dem Formgedächtnis
als eine Feder zum Einstellen eines Werts des Ansaugdrucks Ps benutzt, zu
welchem der tatsächliche Ansaugdruck zu steuern ist, da
hierbei bei der Federkraft der Feder 16 kaum eine Änderung
auftritt. Wenn hingegen die Temperatur des Kompressors 1 abnormal
hoch wird, dann greift die Feder 16 aus der Legierung mit
dem Formgedächtnis diese Temperatur ab und reagiert sie
darauf so, dass sie den Schaft 54 über die Membrane 51 in
Ventilöffnungsrichtung antreibt. Dies bewirkt, dass die
Beaufschlagungskraft des Schafts 54 auf das Ventilelement
der Ventilsektion 52 übertragen wird und die Ventilsektion 52 des
Verdrängungssteuerventils zwangsweise oder überregelnd öffnet,
wodurch die Verdrängung des Kompressors 1 so geregelt
wird, dass sie klein wird.
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In 13 sind
die Temperatursteuervorrichtungen 10d und 10e von 4 und 5 auf
ein Verdrängungssteuerventil 100 des ersten Typs
appliziert. In diesem Verdrängungssteuerventil 100 teilt sich
die Ventilsektion 32 mit dem Ventil der Temperatursteuervorrichtung.
Das Bimetallelement 26 ist in der Kammer angeordnet, welche
das Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd einführt,
um einen Schaft 34 in Ventilöffnungsrichtung zu
beaufschlagen, wenn die Kältemitteltemperatur hoch wird.
-
Wenn
die Temperatur des Kältemittels unter dem Auslassdruck
Pd niedrig ist, wie in 13 gezeigt, dann ist die Metallseite
des Bimetallelements 26, die den kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
hat, mit dem Anschlagring 29 entweder in leichtem Kontakt
oder sogar von diesem separiert, wodurch das Verdrängungssteuerventil 100 eine
Verdrängungssteueroperation ausführt, ohne durch
die Temperatursteuervorrichtung beeinträchtigt zu sein. Wenn
jedoch die Temperatur des Kältemittels unter dem Auslassdruck
Pd abnormal hoch wird, dann greift das Bimetallelement 26 diese
Temperatur ab und reagiert es auf diese Temperatur so, dass es seine
Gestalt umkehrt bzw. umschnappt und den Schaft 34 in Ventilöffnungsrichtung
beaufschlagt und dadurch das Verdrängungssteuerventil 100 öffnet.
Dies bewirkt, dass Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd in
das Kurbelgehäuse eingeführt wird, um den Druck Pc
in dem Kurbelgehäuse zu erhöhen und dadurch die
Verdrängung des Kompressors 1 zwangsweise so zu
steuern, dass diese klein wird.
-
Ein
Verdrängungssteuerventil 110 in 14 (eine
Variation des Verdrängungssteuerventils von 13)
ist so ausgebildet, dass das Bimetallelement 26 die Temperatur
des Kältemittels unter dem Druck Pc im Kurbelgehäuse
abgreift. In dem Verdrängungssteuerventil 110 ist
das Bimetallelement 26 in dem Anschluss angeordnet, durch
welchen auf den Druck Pc gesteuertes Kältemittel in das
Kurbelgehäuse geliefert wird, um einen Schaft 111 in
Ventilöffnungsrichtung zu beaufschlagen, der mit dem Ventilelement der
Ventilsektion 32 integral ausgebildet ist, sobald die Temperatur
des Kältemittels unter dem Druck Pc hoch wird.
-
Wenn
die Temperatur des Kältemittels unter dem Druck Pc niedrig
ist, wie in 14 gezeigt, dann ist die Metallseite
des Bimetallelements 26, welche den kleinen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten besitzt, mit dem Anschlagring 29 entweder
in nur leichtem Kontakt oder sogar von diesem separiert, so dass
das Verdrängungssteuerventil 110 eine Verdrängungssteueroperation
ausführt, ohne durch die Temperatursteuervorrichtung beeinträchtigt
zu sein. Wenn hingegen die Temperatur des Kältemittels
unter dem Druck Pc abnormal hoch wird, dann greift das Bimetallelement 26 diese
Temperatur ab und reagiert es darauf so, dass es seine Gestalt umkehrt bzw.
umschnappt und den Schaft 111 in Ventilöffnungsrich tung
beaufschlagt und das Verdrängungssteuerventil 110 öffnet.
Dies bewirkt, dass Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd
in das Kurbelgehäuse eingeführt wird, um den Druck
Pc in dem Kurbelgehäuse zu erhöhen und die Verdrängung
des Kompressors 1 zwangsweise oder überregelnd
so zu steuern, dass diese klein wird.
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In 15 sind
die Temperatursteuervorrichtungen 10d und 10e der 4 und 5 auf
ein Verdrängungssteuerventil 120 des zweiten Typs
appliziert. In diesem Verdrängungssteuerventil 120 teilt sich
die Ventilsektion 41 mit dem Ventil der Temperatursteuervorrichtung.
Das Bimetallelement 26 ist in einer Kammer angeordnet,
welche das Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd einführt,
um einen Schaft 121 in Ventilöffnungsrichtung
zu beaufschlagen, wenn die Temperatur des Kältemittels
hoch wird. Der Schaft 121 ist mit dem Schaft 43,
der das Ventilelement der Ventilsektion 41 bildet, integral
ausgebildet.
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Wenn
die Temperatur des Kältemittels unter dem Auslassdruck
Pd niedrig ist, wie in 15 gezeigt, ist die Metallseite
des Bimetallelements 26, welche einen kleinen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten hat, mit dem Anschlagring 29 entweder
in leichtem Kontakt oder sogar von diesem separiert, wodurch das
Verdrängungssteuerventil 120 eine Verdrängungssteueroperation
ohne Beeinträchtigung durch die Temperatursteuervorrichtung
ausführt. Wenn hingegen die Temperatur des Kältemittels
unter dem Auslassdruck Pd abnormal hoch wird, greift das Bimetallelement 26 die
Temperatur ab und reagiert es auf diese Temperatur so, dass es seine
Gestalt umkehrt oder umschnappt und den Schaft 121 in Ventilöffnungsrichtung
beaufschlagt, wodurch das Verdrängungssteuerventil 120 zwangsweise
oder überregelnd geöffnet wird. Dies bewirkt,
dass Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd in das Kurbelgehäuse
eingeführt wird und den Druck Pc im Kurbelgehäuse
erhöht, um damit die Verdrängung des Kompressors 1 zwangsweise
so zu regeln, dass diese klein wird.
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Ein
Verdrängungssteuerventil 130 in 16 ist
eine Variation des Verdrängungssteuerventils 120 von 15,
und ist so ausgebildet, dass das Bimetallelement 26 die
Temperatur des Kältemittels unter dem Druck Pc im Kurbelgehäuse
abgreift. In dem Verdrängungssteuerventil 130 ist
das Bimetallelement 26 in dem Anschluss angeordnet, von
welchem auf den Druck Pc gesteuertes Kältemittel in das
Kurbelgehäuse geliefert wird, um den Schaft 43 in
Ventilöffnungsrichtung zu beaufschlagen, wenn die Temperatur
des Kältemittels bei dem Druck Pc hoch wird. Der Schaft 43 ist
integral mit dem Ventilelement der Ventilsektion 52 ausgebildet.
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Wenn
die Temperatur des Kältemittels bei dem Druck Pc niedrig
ist, wie in 16 gezeigt, dann ist die Metallseite
des Bimetallelements 26, welche einen kleinen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten hat, mit dem Anschlagring 29 entweder
in leichtem Kontakt oder sogar von diesem separiert, so dass das
Verdrängungssteuerventil 130 eine Verdrängungssteueroperation
ohne Beeinflussung durch die Temperatursteuervorrichtung ausführt. Wenn
hingegen die Temperatur des Kältemittels unter dem Druck
Pc abnormal hoch wird, dann greift das Bimetallelement 26 diese
Temperatur ab und reagiert es so auf diese Temperaturänderung,
dass es seine Gestalt umkehrt oder umschnappt und den Schaft 43 in
Ventilöffnungsrichtung beaufschlagt, was das Verdrängungssteuerventil 130 zwangsweise oder überregelnd öffnet.
Dies bewirkt, dass Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd
in das Kurbelgehäuse eingeführt wird, um den Druck
Pc im Kurbelgehäuse zu erhöhen und dadurch die
Verdrängung des Kompressors 1 zwangsweise so zu
steuern, dass diese klein wird.
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In 17 sind
die Temperatursteuervorrichtungen 10d und 10e der 4 und 5 auf
ein Verdrängungssteuerventil 140 des dritten Typs
appliziert. In diesem Verdrängungssteuerventil 140 teilt sich
die Ventilsektion 52 mit dem Ventil der Temperatursteuervorrichtung.
Das Bimetallelement 26 ist in der Kammer angeordnet, welche
das Kältemittel unter dem Auslassdruck Pd einführt,
um den Schaft 54 in der Ventilöffnungsrichtung
zu beaufschlagen, wenn die Temperatur des Kältemittels
hoch wird.
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Wenn
die Temperatur des Kältemittels unter dem Auslassdruck
Pd niedrig ist, wie in 17 gezeigt, dann ist die Metallseite
des Bimetallelements 26, welche einen kleinen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten hat, mit dem Anschlagring 29 entweder nur
in leichtem Kontakt oder von diesem separiert, so dass das Verdrängungssteuerventil 140 eine
Verdrängungssteueroperation ohne Beeinträchtigung durch
die Temperatursteuervorrichtung ausführt. Wenn hingegen
die Temperatur des Kältemittels unter dem Auslassdruck
Pd abnormal hoch wird, greift das Bimetallelement 26 die
Temperatur ab und reagiert es so darauf, dass es seine Gestalt umkehrt oder
umschnappt und den Schaft 54 in Ventilöffnungsrichtung
beaufschlagt und dadurch das Verdrängungssteuerventil 140 zwangsweise
oder überregelnd öffnet. Dadurch wird Kältemittel
unter dem Auslassdruck Pd in das Kurbelgehäuse eingeführt, um
den Druck Pc im Kurbelgehäuse zu erhöhen und dadurch
die Verdrängung des Kompressors 1 zwangsweise
so zu steuern, dass diese klein wird.
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In
einem in 18 gezeigten Verdrängungssteuerventil 150,
das eine Variation des Verdrängungssteuerventils von 17 ist,
greift das Bimetallelement 26 die Temperatur des Kältemittels
unter dem Druck Pc in dem Kurbelgehäuse ab. In dem Verdrängungssteuerven til 150 ist
das Bimetallelement 26 in dem Anschluss angeordnet, durch
welchem auf den Druck Pc gesteuertes Kältemittel in das
Kurbelgehäuse geliefert wird, um einen Schaft 151 in
Ventilöffnungsrichtung zu beaufschlagen, wenn die Temperatur
des Kältemittels unter dem Druck Pc hoch wird. Der Schaft 151 ist
mit dem Ventilelement der Ventilsektion 52 integral ausgebildet.
-
Wenn
die Temperatur des Kältemittels unter dem Druck Pc niedrig
ist, wie in 18 gezeigt, ist die Metallseite
des Bimetallelements 26, welche einen kleinen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten hat, mit dem Anschlagring 29 entweder
in nur leichtem Kontakt oder von diesem separiert, so dass das Verdrängungssteuerventil 150 eine
Verdrängungssteueroperation ohne Beeinflussung durch die
Temperatursteuervorrichtung ausführt. Wenn hingegen die
Temperatur des Kältemittels unter dem Druck Pc abnormal
hoch wird, greift das Bimetallelement 26 diese Temperatur
ab und reagiert es so darauf, dass es seine Gestalt umkehrt oder
umschnappt und den Schaft 151 in Ventilöffnungsrichtung
beaufschlagt und dadurch das Verdrängungssteuerventil 150 zwangsweise
oder überregelnd öffnet. Dadurch wird Kältemittel
unter dem Auslassdruck Pd in das Kurbelgehäuse eingeführt,
um den Druck Pc im Kurbelgehäuse zu erhöhen und
dadurch die Verdrängung des Kompressors 1 zwangsweise
so zu steuern, dass diese klein wird.
-
Die
vorher beschriebenen Ausführungsformen und Variationen
von Beispielen der Temperatursteuervorrichtungen 10b bis 10e funktionieren
mit einer sog. Einlass-Steuerung, d. h., die Verdrängung des
Kompressors 1 mit der variablen Verdrängung wird
geregelt durch Steuern der Kältemittel-Strömungsrate
bei dem Auslassdruck Pd, die in das Kurbelgehäuse eingeführt
wird, um den Druck Pc im Kurbelgehäuse zu regeln, und zwar
mit Hilfe jeweils der Verdrängungssteuerventile 30 bis 150,
bei denen diese Temperatursteuervorrichtungen vorgesehen sind.
-
Es
sind jedoch auch Beispiele von Temperatursteuervorrichtungen verwendbar,
die eine sog. Auslass-Steuerung ermöglichen, d. h. die
Verdrängung des Kompressors 1 mit der variablen
Verdrängung wird gesteuert durch Regeln der Kältemittel-Strömungsrate,
die aus dem Kurbelgehäuse in die Ansaugkammer gesaugt wird,
um den Druck Pc im Kurbelgehäuse zu steuern.
-
Der
Kompressor 1 mit variabler Verdrängung für
den in 19 schematisch dargestellten
Kühlkreis weist eine Drosselöffnung 8 auf,
die sich in der Passage zwischen der Auslasskammer und dem Kurbelgehäuse
befindet, um komprimiertes Kältemittel unter dem Aus lassdruck
Pd in das Kurbelgehäuse einzuführen. In der Passage
zwischen dem Kurbelgehäuse und der Ansaugkammer sind eine
Temperatursteuervorrichtung 10f und ein Verdrängungssteuerventil 7 angeordnet,
um die Kältemittel-Strömungsrate zu steuern, wobei
in der Ansaugkammer der Ansaugdruck Ps herrscht. Hierbei wird es
dem Kältemittel gestattet, aus dem Kurbelgehäuse
in die Ansaugkammer überzuwechseln.
-
Die
Temperatursteuervorrichtung 10f greift die Temperatur in
dem Kompressor 1 mit variabler Verdrängung ab.
Die Temperatursteuervorrichtung 10f arbeitet jedoch nicht
in einem Normalzustand, bei welchem die abgegriffene Temperatur
nicht höher als die vorbestimmte Temperatur ist. Wenn hingegen
die abgegriffene Temperatur höher ist als die vorbestimmte
Temperatur, dann steuert die Temperatursteuervorrichtung 10f variabel
und zwangsweise die Verdrängung des Kompressors 1 mit
der variablen Verdrängung derart, dass dessen Verdrängung
klein wird. Die Temperatursteuervorrichtung 10f arbeitet hierbei
unabhängig von dem Verdrängungssteuerventil 7.
-
Wenn
das Verdrängungssteuerventil 7 den Kompressor
variabel regelt, z. B., wenn die Kühllast hoch ist und
der Kompressor 1 fortfährt, mit maximaler Verdrängung
zu arbeiten, dann wird die Temperatur des aus der Auslasskammer
ausgegebenen Kältemittels höher. Wenn diese Temperatur
des abgegebenen Kältemittels höher wird, dann
wird auch die Temperatur in dem Kompressor 1 irgendwann
höher als die vorbestimmte Temperatur, worauf die Temperatursteuervorrichtung 10f ihre
Funktion aufnimmt, um die Kältemittel-Strömungsrate
zu reduzieren, mit der das Kältemittel aus dem Kurbelgehäuse
zu der Ansaugkammer strömen kann, um auf diese Weise den
Druck Pc in dem Kurbelgehäuse zu erhöhen, wodurch
die Verdrängung des Kompressors 1 so gesteuert
wird, dass sie klein wird. Da dann die Temperatur des von dem Kompressor 1 abgegebenen
Kältemittels abgesenkt wird, wird verhindert, dass die Temperatur
des Schmieröls für den Kompressor 1, welches
zusammen mit dem Kältemittel durch den Kühlkreis
zirkuliert, höher wird als eine zulässige maximale
Temperatur. Dies ermöglicht es, eine thermisch bedingte
Verschlechterung oder Zersetzung des Schmieröls zu verhindern.
-
Es
ist anzumerken, dass, obwohl in dem obigen System das Kältemittel
aus der Auslasskammer direkt in das Kurbelgehäuse eingeführt
wird und demzufolge die Temperatur im Kurbelgehäuse sehr
nahe bei der Temperatur in der Auslasskammer ist, und die Temperatursteuervorrichtung 10f in
der Passage zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Verdrängungssteuerventil 7 angeordnet
ist und das Kältemittel zur Hochtemperatur-Detektion benutzt,
das aus dem Kurbelgehäuse abgesaugt wird, ist dies nicht
beschränkend.
-
Vielmehr
könnte die Temperatursteuervorrichtung 10f in
einer Passage zwischen dem Verdrängungssteuerventil 7 und
der Ansaugkammer angeordnet werden, um die Temperatur des Kältemittels abzugreifen,
das durch den Kompressor 1 angesaugt wird, um auf diese
Weise die Temperatur des durch Kompression erhitzten Kältemittels
indirekt zu bestimmen.
-
Die
Temperatursteuervorrichtung 10g in 20 weist
einen zylindrischen Körper 161 in einer Passage
zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Verdrängungssteuerventil 7 des
Kompressors 1 mit variabler Verdrängung auf. An
einem Ende des Körpers 161 ist ein Einlassanschluss 162 geformt,
der mit einer Passage von dem Kurbelgehäuse kommuniziert.
Das andere Ende des Körpers 161 weist einen Auslassanschluss 163 auf,
der mit einer Passage zum Verdrängungssteuerventil 7 kommuniziert. Zwischen
dem Einlassanschluss 162 und dem Auslassanschluss 163 erstreckt
sich eine Passage zum Durchleiten von Kältemittel. Ein
zentraler Abschnitt der Passage ist mit einem abgestuften Bereich
ausgebildet, um einen Ventilsitz 164 zu bilden. An der Seite
des Einlassanschlusses des Ventilsitzes 164 ist ein Ventilelement 165 relativ
zum Ventilsitz 164 beweglich angeordnet. Eine Feder 166 aus
einer Legierung mit einem Formgedächtnis und einer z. B.
konischen Gestalt ist an der Seite des Einlassanschlusses des Ventilelementes 165 angeordnet,
um das Ventilelement 165 in Ventilschließrichtung
zu beaufschlagen, während an einer zum Auslassanschluss 163 weisenden
Seite des Ventilelements 165 eine Schraubenfeder 167 angeordnet
ist, die das Ventilelement 165 in Ventilöffnungsrichtung
beaufschlagt. In diesem Fall bilden der Ventilsitz 164,
das Ventilelement 165 und die Schraubenfeder 167 ein
normalerweise offenes Ventil, das durch die Feder 166 aus
der Legierung mit dem Formgedächtnis geöffnet
und geschlossen wird. Hierbei werden die Federkräfte der Feder 166 aus
der Legierung mit dem Formgedächtnis und der Schraubenfeder 167 durch
eine Einstellschraube 168 eingestellt, die so in den Einlassanschluss 162 eingeschraubt
ist, dass das Ventilelement 165 im Normalzustand in voll
geöffneter Position ist, in welchem Normalzustand die Temperatur des
Kältemittels aus dem Kurbelgehäuse nicht höher ist
als eine vorbestimmte Temperatur.
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Wenn
mit dieser Temperatursteuervorrichtung 10g die Kühllast
niedrig ist und der Kompressor 1 fortfährt, bei
der minimalen Verdrängung zu arbeiten oder innerhalb eines
variablen Verdrängungsbereiches, dann wird die Temperatur
des Kältemittels in dem Kurbelgehäuse nicht abnormal
hoch. Demzufolge ist die Federkraft der Feder 166 aus der
Legierung mit dem Formgedächtnis, welche Feder die Temperatur
des Kältemittels im Kurbelgehäuse abgegriffen hat,
klein. Deshalb hält die Temperatursteuervorrichtung 10g den
voll geöffneten Zustand aufrecht.
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Wenn
hingegen die Kühllast hoch ist und der Kompressor 1 mit
der variablen Verdrängung fortfährt, bei der maximalen
Verdrängung zu arbeiten, dann wird die Temperatur des Kältemittels
aus dem Kurbelgehäuse abnormal hoch. Die Federkraft der Feder 166 aus
der Legierung mit dem Formgedächtnis wird groß und
bewirkt, dass sich die Feder 166 gegen die Beaufschlagungskraft
der Schraubenfeder 167 ausdehnt, wodurch das Ventilelement 165 auf den
Ventilsitz 164 aufgesetzt und die Temperatursteuervorrichtung 10g geschlossen
wird. Da dann die Strömung des Kältemittels aus
dem Kurbelgehäuse aufhört, steigt der Druck Pc
im Kurbelgehäuse und wird der Kompressor 1 zwangsweise
oder überregelnd so gesteuert, dass seine Verdrängung
reduziert wird, was in der Folge die Temperatur des Kältemittels
unter dem Auslassdruck Pd verringert. Wenn die Temperatur des Kältemittels
unter dem Auslassdruck Pd verringert ist, bis sich auch die Temperatur des
Kältemittels im Kurbelgehäuse vermindert, dann wird
die Temperatursteuervorrichtung 10g geöffnet, um
den Kompressor 1 wieder nur durch das Verdrängungssteuerventil 7 steuern
zu lassen.
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Eine
Temperatursteuervorrichtung 10h in 21 verwendet
als den temperaturfühlenden Aktuator ein Bimetallelement 169.
Die äußere Peripherie des Bimetallelements 169 ist
in eine Nut lose eingepasst, die durch einen in dem Einlassanschluss 162 ausgebildeten
abgestuften Bereich und einen hohlen zylindrischen Körper 170 gebildet
wird, welcher in den Einlassanschluss 162 eingepasst ist.
Die innere Peripherie des Bimetallelements 169 ist in Eingriff
mit einem Anschlagring 172 auf einem Schaft 171,
der sich von dem Ventilelement 165 zu dem Einlassanschluss 162 axial
erstreckt. Wenn der Kompressor 1 mit der variablen Verdrängung
fortfährt, mit der minimalen Verdrängung zu arbeiten
oder innerhalb eines variablen Verdrängungsbereiches, dann ist
die Temperatur des Kältemittels in dem Kurbelgehäuse
niedrig, so dass, wie in 21 gezeigt,
eine Metallseite des Bimetallelements 169, die einen kleinen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, mit dem Anschlagring 172 in
leichtem Kontakt steht oder von diesem separiert ist, so dass die
Temperatursteuervorrichtung 10h offen bleibt. Wenn die
Temperatur des Kältemittels im Kurbelgehäuse höher
wird, dann wird das Bimetallelement 169 zu dem Ventilelement 165 hin
gebogen, wobei es sich an seiner äußeren Peripherie
abstützt, wodurch eine in Ventilschließrichtung
wirkende, auf den Schaft 171 über den Anschlagring 172 applizierte
Kraft erhöht wird. Sobald die Temperatur des Kältemittels
in dem Kurbelgehäuse abnormal hoch wird, wird die Gestalt
des Bimetallelements 169 umgekehrt, um den Schaft 171 in
Ventilschließrichtung gegen die Beaufschlagungskraft der
Schraubenfeder 167 zu verschieben und das Ventilelement 165 auf
den Ventilsitz 164 aufzusetzen und die Temperatursteuervorrichtung 10h zu
schließen. Dies bewirkt, dass die Strömung des
Kältemittels aus dem Kurbelgehäuse aufhört,
wodurch der Druck Pc im Kurbelgehäuse zunimmt und der Kompressor 1 zwangsweise
oder überregelnd so gesteuert wird, dass seine Verdrängung
klein wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2000-292016
A [0004]