DE3616149A1 - System zur steuerung des betriebs eines vibrationskompressors - Google Patents

Description

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SAWAFUJI ELECTRIC CO., LTD., Nerima-ku, Tokyo, Japan

System zur Steuerung des Betriebs eines Vibrationskompressors

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung des Betriebs eines Vibrationskompressors unter Verwendung einer vorgegebenen, der Last entsprechenden Frequenz.

Insbesondere handelt es sich um ein System zur Betriebssteuerung eines Vibrationskompressors von einfachem Aufbau mit maximaler Wirksamkeit in der Weise, daß die Frequenz eines dem Vibrationskompressor zugeführten Wechselstroms mit den Temperaturen oder Drücken eines von dem Kompressor angesaugten und aus diesem ausströmenden Kühlmittels in Beziehung gesetzt wird.

Eine Kühlanlage bzw. eine Kühlapparatur, bei der die Kühlung unter Verwendung eines Vibrationskompressors erfolgt, der ein Kühlgas in eine Kühlphase komprimiert und ein Verdampfen des verflüssigten Kühlgases unter Verwendung der Verdampfungswärme zur Kühlung bewirkt, ist bekannt. Für diesen Zweck wird im allgemeinen ein Vibrationskompressor der folgenden Typen verwendet: eine Ausführungsform arbeitet mit Ferritmagneten, um eine hohe Koerzitivkraft aufrechtzuerhalten, eine weitere Ausführungsform verwendet Magnete aus Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierungen, um eine hohe Restmagnetflußdichte aufrechtzuerhalten und eine weitere Ausführungsform verwendet eine Kombination von Ferriten und Al-Ni-Co-Magnete, um die Vorteile beider Magnetarten zu erlangen und die Magneteigenschaften des Kompressors insgesamt zu verbessern.

ORIGINAL

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System der eingangs beschriebenen Art zur Betriebssteuerung eines Vibrationskompressors so zu verbessern, daß der Kompressor bei einfachem Aufbau mit maximaler Wirksamkeit arbeitet, wobei der Druck des von dem Kompressor angesaugten Kühlmittels festgestellt oder der auf der Temperatur des Kühlmittels basierende Druck erfaßt bzw. der Druck des von dem Kompressor komprimierten und ausströmenden Kühlmittels festgestellt oder der Druck, basierend auf der Temperatur des Kühlmittels erfaßt wird, um den Kompressor mit einer Antriebsleistung zu betreiben, bei welcher der Strom eine Frequenz korrespondierend zumindest zu dem festgestellten Druck oder der erfaßten Temperatür besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuersystem einen ersten Sensor zum Feststellen eines ersten Parameterwertes eines von dem Kompressor angesaugten Kühlmittels, einen zweiten Sensor zum Feststellen eines zweiten Parameterwertes des von dem Kompressor komprimierten und ausströmenden Kühlmittels und einen Steuerteil aufweist, der eine vorgegebene Frequenz und eine vorgegebene Antriebsleistung auf der Basis von Signalen für die Parameterwerte erzeugt, die von dem ersten und zweiten Sensor gemessen werden, und daß der Kompressor mit der von dem Steuerteil erzeugten Antriebsleistung betrieben wird.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis

Mit der Erfindung wird unter anderem auch das Problem gelöst, den Betrieb eines Vibrationskompressors zu steuern, der einen Schaltungsaufbau zum Verhindern der Fehlfunktion eines Steuerteils selbst bei

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niedrigen Frequenzen, beispielsweise kommerziell genutzten Frequenzen, aufweist, indem eine Konfiguration verwendet wird, die einen Komparator für niedrige Betriebsgeschwindigkeit vor einem mit hoher Betriebsgeschwindigkeit arbeitenden Schaltsteuerkreis IC einsetzt, wobei ein steilflankiger Ausgang von dem Komparator eine phasensteuernde Spannung zu dem Schaltkreis IC für hohe Betriebsgeschwindigkeit ersetzt.

Im Rahmen der Erfindung wird auch das Problem gelöst, ein Steuersystem für den Betrieb eines Vibrationskompressors mit einer Gleichstromquelle für Kühlapparate in Wagen bzw. in Autos zu schaffen, das einen derartigen Aufbau hat, daß beim Abfall der Spannung einer Batterie, die eine Gleichstromversorgung für den Steuerteil bildet unter einen vorgegebenen Pegel die Versorgung mit Gleichstrom des Steuerteils über eine Gleichstromversorgung und eine Unterbrecherschaltung unterbrochen wird, basierend auf dem Batterieüberwachungssignalausgang einer Batterieüberwachungseinri chtung.

Mit der Erfindung wird ferner das Problem gelöst, ein Steuersystem für den Betrieb eines Vibrationskompressors für Kühlanlagen bzw. Kühlapparaturen wie Kühlschränke in Kraftfahrzeugen zu schaffen, die eine Unterdrückungsschaltung für Überspannung besitzen, die eine Zerstörung von Schalttransistoren verhindert, indem Unterbrecherelemente für Überspannung an geeigneten Stellen angeschlossen sind, welche die Überspannungen, induziert in einem Transformator durch die abwechselnd betätigten Schalttransistoren ableitet und darüber hinaus die Anzahl der Teile reduziert.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

FIG. 1 einen Längsschnitt durch einen Vibrationskompressor, der durch ein erfindungsgemäßes System gesteuert wird,

F I G . 2 ein Schaltdiagramm eines herkpmmlichen Systems zum Steuern des Betriebs eines Vibrationskompressors,

F I G . 3 ein Zeitdiagramm zum Erläutern der Wirkungsweise des Systems für die Betriebssteuerung eines Vibrationskompressors, der gemäß FIG. 2 gesteuert wird, F I G . 4 ein Schaltdiagramm einer herkömmlichen Unterdrückungsschaltung für Überspannung von an Bord von Autos befindlichen Kühlapparaturen,

FIG. 5 ein Schaltdiagramm eines Systems zum Steuern des Betriebs eines Vibrationskompressors nach der Erfindung,

F I G . 6 ein Schaltdiagramm des Aufbaus der wesentlichen Teile der Ausführungsform nach FIG. 5,

F I G . 7 in einem Diagramm den Zusammenhang zwischen dem Druck und der Temperatur des Kühlmittels, F I G . 8 ein Diagramm mit Einzelheiten einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von Kraftfahrzeug-Kühlanlagen, bei denen die Erfindung eingesetzt wird,

F I G . 9 die peripheren Schaltkreise einer Ansteuerschaltung nach der Erfindung,

FIG. 10 ein Diagramm der Arbeitswellenform zur Erläuterung der Betriebsweise der in FIG. 9 dargestellten Schaltungen,

FIG. 11 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Steuerteil nach der Erfindung eine Schutzfunktion gegen Überstrom ausübt,

FIG. 12 ein Ausführungsbeispiel des Systems zum Schutz eines Kompressors gemäß der Erfindung,

F I G . 14 ein Diagramm der Arbeitswellenform zur Erläuterung der Betriebsweise der in den FIG. 13 und dargestellten Ausführungsbeispiele,

ORlQiMAL INSPECTED

FIG. 15 eine andere AusfUhrungsform des Steuerteils nach der Erfindung,

FIG, 16 eine Ausführungsform für die Leistungsumschaltung des Steuerteils nach der Erfindung, F I G . 17 eine Ausführungsform für die Gleichstromversorgung des Steuerteils nach der Erfindung,

FIG. 18 ein Detail zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung, die in Verbindung mit der in FIG. 17 dargestellten Ausführungsform verwendet wird, F I G . 19 eine Ausführungsform zur Unterdrückung der Überspannung des Steuerteils nach der Erfindung,

FIG. 20 eine weitere Ausführungsform des Systems zur Steuerung des Betriebs des Vibrationskompressors nach der Erfindung, und

F I G . 21 ein Diagramm des Aufbaus der wesentlichen Teile der in FIG. 20 gezeigten Ausführungsform.

FIG. 1 zeigt den Aufbau eines Vibrationskompressors, der eine Kombination von Ferrit- und Alnico-Magneten verwendet und der durch ein System gemäß der Erfindung gesteuert wird. Im folgenden wird der Aufbau und die Betriebsweise dieser Bauart von einem Vibrationskompressor beschrieben.

In einem Vibrationskompressor 500 ist ein Kompressorschwinger 3 durch Federn 4 und 5 in einem geschlossenen zylindrischen Behälter 2, bestehend aus einem Zylinder 2a und Abdeckplatten 2b und 2c, welche die beiden offenen Enden des Zylinders 2a abschließen, elastisch abgestützt. Ein Gehäuse 6 des Kompressorschwingers 3 besteht aus einem Joch 7 und einem Schließteil 8. Ein Ende des Jochs, nämlich das obere Ende eines Zylinders 7a ist so ausgestaltet, daß es von einem Bodenstück 7b abgeschlossen ist. Das andere Ende des Jochs 7, nämlich

das untere Ende des Zylinders 7a wird von dem Schließteil 8 abgeschlossen, das während des Zusammenbaus installiert wird. In dem aus dem Joch 7 und dem Schließ-

teil 8 bestehenden Gehäuse 6 befinden sich zwei Arten von Permanentmagneten, das ist ein Alnico-Magnet 11 und ein Ferrit-Magnet 12, die an verschiedenen Stellen angeordnet sind, wie aus FIG. 1 ersichtlich ist. Der Alnico-Magnet 11 ist dafür vorgesehen, in Axialrichtung des Kompressors magnetisiert zu werden und der Ferrit-Magnet 12 in Radialrichtung des Kompressors. Die Länge des Alnico-Magneten 11 in Axialrichtung des Kompressors ist größer als die Axiallänge eines Polstücks 13, das an einem inneren Eisenkern 40 angeformt ist, um einen gleichmäßigen Magnetfluß in einem kreisförmigen Magnetspalt 14 sicherzustellen. In bezug auf die Permanentmagneten 11 und 12 wird durch den Zylinder 7a, das Bodenstück 7b, den inneren Eisenkern 40 und den zylindrischen Polstück 13 ein Magnetpfad gebildet. Innerhalb des Magnetspalts 14, gebildet durch den Zylinder 7a, das Bodenstück 7b und den inneren Eisenkern 40 befindet sich eine elektromagnetische Spule, nämlich eine Antriebsspule 16, die durch ein mechanisches Schwingsystem über Resonanzfedern 20 und 21 schwingungsfähig abgestützt ist. Ein Kolben 18 ist mit der Antriebsspule 16 über ein Spulenstützteil 17 integriert verbunden.

Ein Ausführungsbeispiel eines Systems zum Steuern des Betriebs eines Vibrationskompressors, wie voranstehend schon erwähnt wurde, ist in FIG. 2 dargestellt. Der Vibrationskompressor 500 wird so gesteuert, daß er im Resonanzzustand betrieben wird, d.h. bei Maximalfrequenz, indem eine Antriebsspannung V abwechselnd an die Primärwicklungen, die unterschiedliche Polaritäten besitzen, eines Transformators 400, durch abwechselndes Schalten von Schalttransistoren TR^ und TR₂ angelegt wird. Um dies zu erreichen, werden die Schalttransistoren TR₁ und TR₂ abwechselnd in einen leitenden oder nichtleitenden Zustand durch eine in FIG. 3 gezeigte Stromwellenform geschaltet, und die Schaltfrequenz wird

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so gesteuert, daß sie mit der Resonanzfrequenz des Vibrationskompressors 500 übereinstimmt. Im einzelnen bedeutet dies, daß ein Basisstrom I_ß abwechselnd von einer Antriebsquelle 2000, gezeigt in FIG. 2, zu den Basen der Schalttransistoren TR^ und TR₂ geführt wird, so daß ein Kollektorstrom I„, gezeigt in FIG. 3, geschaltet werden kann. Dies bedeutet, daß eine Antriebs leistung mit einer gewünschten Frequenz erhalten wird, wenn die Schalttransistoren TR^ und TR₂ abwechselnd in einen leitenden oder nichtleitenden Zustand geschaltet werden, indem der Basisstrom I_ß mit einer trapezförmigen Wellenform, wie sie durch (1) bis (3) in der Zeichnung gezeigt ist, zugeführt wird, als eine Stromwellenform, die durch Multiplikation von Ig durch einen Stromverstärkungsfaktor "hpr." erhalten wird, um die Bedingung:

¹C ^ ^hFE ^{x 1}B

in den Punkten P₁ bis P, in der Zeichnung zu erfüllen. Wie voranstehend erwähnt wurde, wird die herkömmliche Ausführungsform des Vibrationskompressors 500 mit einer Antriebsleistung betrieben, die eine Frequenz besitzt, die mit der Resonanzfrequenz des Kompressors 500 übereinstimmt.

In der herkömmlichen Steuermethode wird der Strom zu dem Vibrationskompressor 500 so gesteuert, daß die Schalttransistoren in einen leitenden oder nichtleitenden Zustand gemäß der Bedingung I_c ^ h„_E χ I_ß geschaltet werden, wobei dann jedoch folgende Probleme auftreten. Als erstes sind die Signale, die zum Einstellen des Zeitpunktes zum Schalten der Schalttransistoren in einen leitenden oder nichtleitenden Zustand den ungünstigen Einflüssen von Welligkeiten ausgesetzt, was zu Fluktuationen im Zeitablauf des Schaltvorgangs führt,

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Zweitens, da die Zeit, einen Schalttransistor in einen nichtleitenden Zustand, wie in FIG. 3 gezeigt, zu bringen, dazu neigt, durch den Stromverstärkungsfaktor "hpg¹¹ für den Transistor verändert zu werden, müssen die Werte des Stromverstärkungsfaktors für beide Transistoren untereinander übereinstimmen. Des weiteren liegt ein anderes Problem in der Schwierigkeit des Betriebs des Vibrationskompressors 500 stets mit der maximalen Wirksamkeit infolge der Schwankung des Strom-Verstärkungsfaktors "^pg¹¹ infolge von Temperaturänderungen und sekulären Änderungen und dergleichen.

Um diese Probleme zu überwinden, wurde ein System entwickelt, in welchem die Drücke eines Kühlmittels, das von dem Vibrationskompressor 500 angesaugt bzw. aus dem Kompressor ausströmt, festgestellt werden und bei dem die Frequenz der dem Vibrationskompressor 500 zugeführten Antriebsleistung, basierend auf den festgestellten Drücken des Kühlmittels, gesteuert wird. Dieses System, wie es scheint, erfordert die Installation von Drucksensoren, die den Ansaug- und den Ausströmdruck des Kühlmittels in den und aus dem Kompressor 500 in einem abgedichteten Zustand feststellen, was zu einem komplizierten Aufbau und zu steigenden Kosten führt.

FIG. 4 zeigt eine Unterdrückungsschaltung für Überspannung einer herkömmlichen Bauart eines Kraftfahrzeug-Kühlapparates, der einen Vibrationskompressor 500 umfaßt, der mit einer Antriebskraft betrieben wird, die eine mit der Resonanzfrequenz des Kompressors 500 übereinstimmende Frequenz aufweist. Diese Schaltung hat einen Aufbau, gezeigt in FIG. 4, für den Schutz der Schalttransistoren TR^ und TRp vor Überspannungen infolge elektromagnetischer Induktion in dem Transformator, bewirkt durch den wechselnden Betrieb, d.h. die Ein-Aus-Operation der Schalttransistoren TR,, und TR₂. Dazu sind Ableitelemente für die Überspannung, wie bei-

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spielsweise Zweirichtungsvaristoren 77 und 78 parallel zueinander über den Kollektor und Emitter jedes Schaittransistors TR₁ und TR₂ geschaltet, die durch Ausgänge Q und ü einer vorgegebenen Frequenz, erzeugt von einem Antriebsgenerator 2000 gesteuert werden,und des weiteren ist ein Zweirichtungsvaristor 72 über die beiden Enden einer Eingangsgleichstromquelle geschaltet, wie aus FIG. 4 ersichtlich ist. Die an den beiden Enden der Eingangsgleichstromquelle beispielsweise auftretende Überspannung wird durch den Varistor 72 absorbiert. Von den durch elektromagnetische Induktion erzeugten Überspannungen in einem Transformator 400 durch die Aktion der Schalttransistoren TR^ und TR₂ wird die in der Wicklung 401 des Transformators 400 durch das Ein-Aus-Schalten des Transistors TR-j induzierte Überspannung durch den Varistor 77 absorbiert, und in ähnlicher Weise wird die in der Wicklung 402 des Transformators 400 durch das Ein-Aus-Schalten des Transistors TR₂ induzierte Überspannung durch den Varistor 78 absorbiert, der parallel zu dem Kollektor und Emitter des Transistors TR₂ geschaltet ist. Auf diese Weise schützt die absorbierende Schaltung für Überspannung die Transistoren TR>, und TR₂ von Überspannungen. Zusätzlich ist als Maßnahme zum Schutz gegen Überströme, die in den Transistoren TR^ und TR₂ fließen, eine Detektorschaltung 74 für Überstrom vorgesehen, die Überströme feststellt, um die Ausgänge Q und Q von dem Antriebsgenerator 2000 zu unterbrechen.

Die in FIG. 4 gezeigten Dioden 75 und 76 werden nicht näher beschrieben, da sie nicht direkt mit der Erfindung in Zusammenhang stehen. Die Wicklungen 401 und 402 des Transformators 400 sind auf dem gleichen Eisenkern des Transformators 400 aufgewickelt.

In der absorbierenden Schaltung für Überspannung einer herkömmlichen Bauart für Kraftfahrzeug-Kühlappa-

rate, wie in FIG. 4 gezeigt, sind Varistoren als Ableitbzw, absorbierende Elemente für die Überspannung für jeden Schalttransistor vorgesehen. Es ist daher wünschenswert, die Anzahl der Teile für den Schutz von zwei oder mehreren Schalttransistoren vor Überspannungen zu reduzieren und hierfür nur einen einzigen Varistor vorzusehen.

FIG. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Steuerung durch Erfassen des angesaugten oder aus dem Vibrationskompressor ausströmenden Kühlmittels erfolgt, basierend auf der Kühlmitteltemperatur.

In FIG. 5 besteht ein Steuerteil 100 aus einem Temperaturmeßteil 100-1, einem Rechnerteil 100-2 und einer Ansteuerschaltung 100-3 und liefert Antriebssignale mit einer Frequenz, bei welcher der Kompressor 500 im Resonanzzustand betrieben wird, aufgrund der Signale von einem Temperaturfühler (T₀) 200 zum Feststellen der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des von dem Kompressor 500 angesaugten Kühlmittels und von einem weiteren Temperaturmeßfühler (T^) 300 zum Feststellen der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des komprimierten und aus dem Kompressor 500 ausströmenden Kühlmittels. Die vom Temperaturmeßteil 100-1 gemessenen Temperaturen können als die Temperaturen berücksichtigt werden, die dem Druck des Kühlmittels auf der Ansaugseite und auf der Ausströmseite entsprechen.

Der Vibrationskompressor 500, der mit der Antriebsleistung betrieben wird, die infolge der von dem Steuerteil 100 gelieferten Antriebssignale erzeugt wird, komprimiert das Kühlmittel zu einer Mischung aus gasförmigen und flüssigen Kühlmittelanteilen, die einem Kondensor 600 zugeführt werden, der bewirkt, daß die Mischung Wärme für die Verflüssigung abgibt. Das verflüs-

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sigte Kühlmittel wird über einen Druckreduzierer 700 einem Verdampfer 800-1 in dem Kühlapparat 800 zugeleitet, in welchem das Kühlmittel verdampft, um die Innenseite des Kühlapparats 800 zu kühlen. Das Kühlmittel, welches die Verdampfungswärme der Umgebung unter Abkühlung derselben entzieht, wird in dem Kompressor wieder komprimiert. Durch Wiederholung des zuvor beschriebenen geschlossenen Zyklus wird d£e von dem Verdampfer 800-1 aufgenommene Wärme in Form von Wärme von dem Kondenser 600 freigesetzt. Im folgenden wird die Betriebsweise des Steuerabschnitts 100 näher beschrieben.

Der Rechnerteil 100-2 in FIG. 5 ist dafür vorgesehen, eine Spannung zu erzeugen, entsprechend einer Frequenz, bei welcher der Kompressor 500 im Resonanzzustand arbeitet, basierend auf der korrespondierenden Temperatur zu dem Ansaugdruck und der korrespondierenden Temperatur zu dem Ausströmdruck, die beide in elektrische Signale durch den Temperaturmeßteil 100-1 umgewandelt werden.

Die Ansteuerschaltung 100-3 ist für die Zuleitung

elektrischen Stroms von der Gleichstromquelle V__, wie

cc aus der Zeichnung ersichtlich ist, zu den Primärwicklungen des Transformators 400 in einer Rechteckwellenform und in einer alternierenden Schaltform in bezug auf die Wicklungen vorgesehen, die verschiedene Polaritäten aufweisen, indem den Transistoren TR₁ und TR₂ ein Steuersignal mit einer Frequenz zugeleitet wird, korrespondierend zu der von dem Rechnerteil 100-2 gelieferten Spannung. Wenn die an den Sekundärwicklungen des Transformators 400 anliegende Wechselspannung dem Kompressor 500 zugeführt wird, wird dieser stets im Resonanzzustand betrieben, d.h. mit maximaler Wirksamkeit.

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Im folgenden wird unter Bezugnahme auf FIG. 6 die Betriebsweise des Kompressors 500 im einzelnen beschrieben, der in einen Resonanzzustand gesteuert wird.

In FIG. 6 stimmen die Temperaturmeßfühler 200 und 300, der Temperaturmeßteil 100-1, der Rechnerteil 100-2, die Ansteuerschaltung 100-3, der Transformator 400 und der Kompressor 500 mit denjenigen nach FIG. 5 überein.

Zuerst kann die Resonanzfrequenz des Vibrationskompressors 500 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden;

f = A(K/M)^1/2, (1)

in der A eine Konstante, M die Masse eines Kolbens, der den Kompressor 500 umfaßt und K eine Federkonstante sind. Die Federkonstante K kann durch die folgende Gleichung beschrieben werden:

K = K₁ X 2 + 2 + Kp₅ + Kp_d, (2)

in der K₁ die Federkonstante jeder der den Kolben unter Einschluß des Kompressors 500 abstützenden Federn für beide Seiten, IL· eine Konstante, bestimmt durch das von dem Kompressor 500 angesaugte Kühlmittel und K^ eine Konstante, bestimmt durch das aus dem Kompressor 500 ausströmende Kühlmittel sind.

Wie aus den obigen Gleichungen (1) und (2) folgt, steigt die Resonanzfrequenz des Kompressors 500 an_r wenn der Ansaugdruck für das durch den Kompressor 500 angesaugte Kühlmittel und der Ausströmdruck des von dem Kompressor komprimierten und aus diesem ausströmenden Kühlmittels ansteigt. Dementsprechend ist esf.möglich, die Frequenz des dem Kompressor 500 eingespeisten Antriebstroms in der Weise zu steuern, daß die Frequenz in Beziehung zu dem Saugdruckj

berechnet aus der Temperatur des von dem Kompressor 500 angesaugten Kühlmittels und zu dem Ausströmdruck, berechnet aus der Temperatur des durch den Kompressor 500 komprimierten und aus diesem ausströmenden Kühlmittels, den Kompressor 500 mit der Resonanzfrequenz zu betreiben, d.h. mit maximaler Wirksamkeit, ohne daß es zu einer Beeinflussung durch die Last des Kompressors 500 kommt, wobei das obige Vorgehen durch die vorliegende Erfindung realisiert wird.
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Als nächstes wird die Betriebsweise des Schaltungsaufbaus gemäß FIG. 6 beschrieben.

Das Signal der Temperatur T_g des durch den Kompressor 500 angesaugten Kühlmittels, festgestellt durch den Temperaturmeßfühler 22 und das Signal der Temperatur T^ des durch den Kompressor entladenen Kühlmittels, festgestellt durch den Temperaturmeßfühler 300, werden jeweils den positiven Anschlüssen der zugehörigen Operationsverstärker im Temperaturmeßteil 100-1 zugeführt, in welchem die Signale auf einen vorgegebenen Pegel verstärkt werden. Die so verstärkten Signale werden einer weiteren Berechnung zugrundegelegt, um den "K + K^"" Wert in Gleichung (2) durch das Widerstandsschaltnetzwerk im Rechnerteil 100-2, wie in der Zeichnung gezeigt, zu erhalten. Die berechneten Signale werden der Ansteuerschaltung 100-3 zugeführt, in der man der Spannung und Frequenz in Rechtecksignale mit Frequenzen umgewandelt werden, die den Signalen entsprechen. Die in Tennen der Spannung und Frequenz umgewandelten rechteckförmigen Signale werden den Transistoren TR^ und TR₂ zugeführt. Elektrische Ströme, deren Polaritäten sich abwechselnd ändern, werden von der Gleichstromquelle V

den Primärwicklungen des Transformators 400 zugeführt. Eine von den Sekundärwindungen des Transformators 400 X_x erhaltene Wechselspannung wird dem Kompressor 500 zugeleitet. Somit ist es möglich, die Frequenz des Antriebs-

stromes für den Antrieb des Kompressors 500 mit maximaler Wirksamkeit zu steuern, d.h. jederzeit in einem Resonanzzustand, wobei eine Beziehung zu dem durch den Kompressor 500 angesaugten Kühlmitteldruck und zu dem Druck des von dem Kompressor 500 komprimierten und aus diesem ausströmenden Kühlmittel besteht.

FIG. 7 zeigt ein charakteristisches Temperatur-Druckumwandlungsdiagramm für das Umsetzen der Kühlmitteltemperatur in Druck, insbesondere für Freon (R-12) als Kälte- bzw. Kühlmittel. In der Zeichnung sind auf der Abszisse die Temperatur in ⁰C und auf der Ordinate der Druck pro Flächeneinheit in kg/cm aufgetragen. Unter Zugrundelegung des charakteristisehen Temperatur-Druckumwandlungsdiagramms in FIG. kann der Kühlmitteldruck aus dem Temperaturbereich, festgestellt durch die Temperaturmeßfühler 200 und 300, gezeigt in den FIG. 5 und 6 berechnet werden. Als Temperaturmeßfühler 200 und 300 können handelsübliche, kostengünstige und leicht zu installierende Thermi-■ stören, Thermoelemente und dergleichen Elemente eingesetzt werden.

Vie voranstehend beschrieben ist, ermöglicht es die Erfindung den Betrieb des Vibrationskompressors mit maximaler Wirksamkeit durch einen einfachen Aufbau unter Verwendung billiger Temperaturmeßelemente zu steuern, indem dem Kompressor ein Antriebsstrom mit einer vorgegebenen Frequenz zugeführt wird, erzeugt auf der Grundlage der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des von dem Kompressor angesaugten Kältemittels und der Temperatur korrespondierend zu dem gesättigten Dampfdruck des durch den Kompressor komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels,

FIG. 8 zeigt den detaillierten Aufbau einer Ausführungsform des Steuerteils für einen Vibrationskompres-

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sor für Kraftfahrzeuge-Kühlapparate, bei dem die Erfindung angewandt wird. In der Zeichnung sind mit den Bezugszahlen 100-1, 100-2, 100-3, 200 und 300, den Bezugszeichen TR₁ und TR₂ die gleichen Teile, die in FIG. 5 oder 6 gezeigt sind, bezeichnet. Aus diesem Grund wird die Beschreibung dieser Teile nicht mehr wiederholt. Neben diesen Bauteilen sind in der Zeichnung des weiteren eine Temperatureinstelleinrichtung 1000, ein Verdampfertemperaturvergleicher 110, ein Transformator 111, ein Wechselstromsensor 112, eine Ableitschaltung für Überspannung 113, eine Detektorschaltung für Überstrom 114, Relais 115 und 116, UND-Torschaltungen 117 und 118, ODER-Torschaltungen 119 und 120, ein Inverter 121, Dioden 122 und 123, ein veränderlicher Widerstand 124 und ein Nebenschluß vorgesehen.

Die Temperatureinstelleinrichtung 1000 dient zum Einstellen der inneren Temperatur des Kühlapparates und ermöglicht es, die Innentemperatur durch Einstellen des variablen Widerstands 124 innerhalb der Temperatureinstelleinrichtung 1000 zu ändern.

Der Verdampfertemperaturvergleieher 110 vergleicht elektrisch ein Signal für die Innentemperatur des Kühlapparats, eingestellt durch den variablen Widerstand 124 und ein Signal von dem Temperaturmeßfühler 200 zum Feststellen der Temperatur des Verdampfers 800-1 und liefert am Ausgang ein logisches "L" wenn die Temperatür auf der Seite des Verdampfers 800-1 höher als die Temperatureinsteilung gemäß der Temperatureinstelleinrichtung 1000 wird. Der logische Ausgang "L" wirkt als ein Haltesignal für die AnSteuerschaltung 100-3 über die ODER-Schaltung 120, die einen NICHT-Eingangsan-Schluß aufweist, und öffnet die Kontakte des Relais über die UND-Torschaltung 117, um die Versorgung der Transistoren TR^ und TR₂ mit Gleichstrom zu unterbrechen .

Der Transformator 111 wird verwendet, wenn eine herkömmliche Netzversorgung an die Kühlanlage des Kraftfahrzeuges angeschlossen ist, um die Spannung des herkömmlichen Kraftstroms zu senken, der einem Wechselstromsensor 112 zugeleitet wird, der mit der Sekundärwicklung des Transformators 111 verbunden ist und den Kraftstrom mißt.

Der Wechselstromsensor 112 dient dazu, festzustellen, ob eine herkömmliche Netzversorgung als Eingangsstrom geliefert wird oder nicht. Liegt an dem Eingang ein üblicher Kraftstrom an, so erzeugt der Wechselstromsensor 112 ein logisches ⁰H", die als ein Haltesignal für die Ansteuerschaltung 100-3 über die ODER-Torschaltung 120 dient, des weiteren die Kontakte des Relais 116 zum Unterbrechen der Gleichstromversorgung der Transistoren TR^ und TRp öffnet. Der Wechselstromsensor 112 schließt ebenso die Kontakte des Relais 115 über die UND-Toschaltung 118, um den Transformator 400 über das Relais 115 mit Wechselstrom zu versorgen.

Die Ableitschaltung für Überspannung 113 liefert einen Gleichstrom an die AnSteuerschaltung 100-3, nachdem sie Überspannungen im Eingangsgleichstrom abgeleitet bzw. absorbiert hat und erzeugt ein logisches "E", wenn die Eingangsgleichspannung höher als ein vorgegebener Pegel ist. Das logische "H^?r bewirkt, daß die Ansteuerschaltung 100-3 den Ausgang der Transistoren TR^ und TRp über die ODER-Schaltung 119 steuert, um so den Hub des Kompressors 500 zu regeln.

Die Detektorschaltung für Überstrom 114 stellt zusammen mit dem Nebenschluß 125 einen durch die Transistoren TR₁ und TR₂ fließenden Überstrom fest. Falls die Detektorschaltung für Überstrom 114 einen Überstrom feststellt, liefert sie an die Ansteuerschaltung 100-3 ein Ausgangsverriegelungssignal, das den Betrieb der

Transistoren TR₁ und TR₂ stoppt und somit die Zerstörung der Transistoren verhindert.

Als nächstes wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die FIG. 9 und 10 weiter erläutert.

FIG. 9 umfaßt einen Schaltsteuerkreis IC '3000, einen Oszillator 52, einen Komparator 53, einen Kondensator 54, einen Anschluß 55, einen mit niedriger Geschwindigkeit betriebenen Komparator 56 und Transistoren TR₁ und TR₂* Der negative Eingangsanschluß des mit niedriger Geschwindigkeit betriebenen Komparators 56 ist mit dem Kondensator 54 verbunden, an dem eine dreieckförmige bzw. sägezahnförmige Spannung anliegt, und des weiteren wird dem positiven Eingangsanschluß des Komparators 56 eine phasensteuernde Spannung E eingespeist. Der Ausgang des Komparators 56 ist mit dem Anschluß 55 verbunden.

Der Schaltsteuerkreis IC 3000, der Kondensator und der Komparator 56 bilden einen Teil der Ansteuerschaltung 100-3 in FIG. 8.

Wenn die rechteckförmige Spannung mit einer herkömmlichen Frequenz des Oszillators 52 schwingt, wird der Kondensator 54 geladen,und die sägezahnförmige Spannung mit dieser herkömmlichen Frequenz erscheint an dem Kondensator 54. Dies bedeutet, daß die Sägezahnspannung mit der herkömmlichen Frequenz an dem negativen Eingangsanschluß des Komparators 56 gleichfalls anliegt. Des weiteren wird die phasensteuernde Spannung E, auf der die Leistung der Ausgangswellenform beruht, an den positiven Eingangsanschluß des Komparators 56 angelegt. Daraus folgt, daß zu dem Zeitpunkt T₁, wenn die Sägezahnspannung, die am negativen Eingangsanschluß des Komparators 56 anliegt, höher als die dem positiven Eingangsanschluß zugeführte phasensteuernde Spannung E ist, der Ausgang des Komparators 56 von dem

Zustand "H" in den Zustand "L" umgekehrt wird. Zu dem Zeitpunkt T₂, wenn die Ladespannung des Kondensators Null wird, wird der Ausgang des Komparators 56 wieder von ^ML^M nach ^WH" geändert. Des weiteren wird der Ausgang des Komparators 56 von "H" nach "L" zum Zeitpunkt T, des nächsten Zyklus geändert, wenn die Sägezahnspannung höher als die phasensteuernde Spannung E wird. Auf diese Weise bleibt während der Perioden Tq-T₁, T₂ - T, und T^ - Tc die den Kondensator 54 ladende Sägezahnspannung niedriger als die phasensteuernde Spannung E, wobei der Ausgang des Komparators 56 auf ⁿL" gehalten wird. Umgekehrt gilt, daß während der Perioden T₁ - Tp, T-* - Tr und T_c - Tg, wenn die den Kondensator ladende Sägezahnspannung höher als die phasensteuernde Spannung E bleibt, daß der Ausgang des Komparators 56 auf "H" gehalten ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß der Ausgang des Komparators 56 sich abrupt von ^WH" nach ¹¹L" zu den Zeitpunkten T₁, T^ und Tc ändert.

Der Verlauf des Ausgangs des Komparators 53 ist in FIG. 10 dargestellt, wobei die Ausgangsspannung des Komparators 56 mit der Sägezahnspannung, die den Kondensator 54 lädt, verglichen wird, und es ist ersichlieh, daß sich die an den negativen Eingangsanschluß des Komparators 53 anlegende Spannung plötzlich von "H" nach "L" zu den Zeitpunkten T₁, T, und Tc ändert. Dieses Verhalten macht es schwierig, Fehlfunktionen während der Anstiegszeit des Ausgangssignals des Komparators 53 zu bewirken.

Da der Komparator 56 bei niedrigen Geschwindigkeiten arbeitet, wird sein Ausgang kaum durch Rauschen beeinflußt, das der phasensteuernden Spannung E überlagert ist, wenn diese dem positiven Eingangsanschluß des Komparators 56 zugeführt wird.

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In Kraftfahrzeug-Kühlapparaten, die einen Antriebsstrom mit der gleichen Frequenz wie die Resonanzfrequenz des Vibrationskompressors verwenden, wird im allgemeinen eine Sicherung oder ein Schaltungsunterbrecher im Hauptstromkreis eingesetzt, um diesen abzuschalten und somit die Kraftfahrzeugkühlanlage vor Überstrom zu schützen.

Wird eine Sicherung oder ein Schaltungsunterbrecher als Überstromschutz zum Abschalten des Hauptstromkreises eingesetzt, so kann beispielsweise bei einem Versagen des mechanischen Systems, beispielsweise des Kompressors, ein Überstrom infolge der langsamen Ansprechzeit eines derartigen Überstromschutzes auftreten. Dies kann zu einem Zusammenbruch der Hauptstromquelle für den Antrieb des Kompressors führen, wodurch nicht nur der Austausch des ausgefallenen mechanischen Systems, sondern auch des Steuerteils des elektrischen Systems erforderlich wird. Ein Überstromschutz, der aus einer Sicherung oder einem Schaltungsunterbrecher besteht, bringt stets den Austausch oder die Neueinstellung dieser Schutzeinrichtung mit sich, sobald diese ihren Zweck erfüllt hat. Dies macht es notwendig, die Stelle der Installation der Sicherung oder des Schaltungsunterbrechers sorgfältig auszuwählen, um deren Ersatz bzw. Neueinstellung zu ermöglichen, was im allgemeinen zu einer komplizierten Verdrahtung des Hauptstromkreises führt.

Bei der Erfindung wird eine schnell ansprechende elektronische Schaltung verwendet, die sofort die Schwingung des Steuerteils, der den Strom an den Vibrationskompressor liefert, unterbricht, wenn ein Überstrom fließt, und ebenso kann eine Sicherung oder ein Schaltungsunterbrecher als Doppelschutz eingesetzt werden, ohne daß die Stelle der Installation im besonderen berücksichtigt werden muß.

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Die Beschreibung der Erfindung im einzelnen wird unter Bezugnahme auf FIG. 11 im folgenden fortgesetzt.

Mit den Bezugszahlen 400 und 500, den Bezugszeichen TR₁ und TRp sind die gleichen Bauteile, wie sie in FIG. 5 dargestellt sind, in FIG. 11 belegt. Die Schaltung umfaßt einen Oszillator 142, einen Schaltunterbrecherkreis 143, einen Komparator 144, UND-Torschaltungen 145 und 146, einen Inverter 147, eine Referenzstromversorgung 148, einen Nebenschlußwiderstand 149 und einen Schaltungsunterbrecher 150.

Der Oszillator 142 entspricht dem Oszillator 52 in FIG. 9. Der Schaltunterbrecherkreis 143 ist zwischen den Ausgängen Q und ü des Oszillators 142 und den Schalttransistor TR₁ und TR2 geschaltet. Der Schaltunterbrecherkreis 143 besteht aus dem Komparator 144 für den Vergleich der Spannung der Referenzversorgungsquelle mit der Spannung, die über dem Nebenschlußwiderstand als ein Strommeßelement auftritt, des weiteren den Inverter 147 und die UK¹D-Torschaltungen 145 und 146.

Mit der Annahme, daß der in dem Transistor TR₁ oder TRp fließende Strom aus irgendeinem Grund ansteigt, erhöht sich die über den Nebenschlußwiderstand 149 auftretende Spannung auf einen Pegel, der höher als die Spannung der Bezugsstromversorgung 148 ist. Wenn die über den Nebenschlußwiderstand 149 auftretende Spannung höher als die Spannung der Bezugsstromversorgung 148 wird, liefert der Komparator 144 ein logisches "H" an Ausgang als ein Haltesignal. Das logische "H" als Haltesignal wird durch den Inverter 147 umgekehrt, und ein logisches "L" liegt dann als Eingang an den UND-Torschaltungen 145 und 146 an. Daraus folgt, daß beide UND-Torschaltungen 145 und 146 ein logisches ^HL" als Ausgang aufweisen, wodurch der Betrieb der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ unterbrochen wird. Somit wird die

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Stromversorgung des Kompressors 500 unterbrochen, so daß dieser anhält.

Anstelle des Nebenschlußwiderstands 149 kann ein Stromtransformator als Strommeßelement eingesetzt werden. Es ist selbstverständlich, daß ein solcher Stromtransformator als Strommeßelement einen Aufbau haben muß, bei dem die auf der Sekundärseite des Stromtransformators auftretende Spannung mit der Spannung der Bezugsstrom-Versorgung 148 verglichen wird.

Ebenso ist es möglich, eine Sicherung als ein Strommeßelement anstelle des Nebenschlußwiderstands 149 zu verwenden, wobei die Widerstandskomponente der Sicherung das Meßelement bildet und die Spannung über der Sicherung mit der Spannung der Bezugsstromversorgung 148 verglichen wird. Für diesen Fall gilt, daß bei einem Anstieg des in der Sicherung fließenden Stroms der Widerstandswert derselben mit dem Temperaturanstieg sich erhöht, wodurch die Spannung über der Sicherung ansteigt und somit die Feststellung eines Überstroms ermöglicht wird. Der Einsatz einer Sicherung hat den Vorteil, daß der Schaltungsunterbrecher 150 weggelassen werden kann, da die Sicherung auch dann durchbrennt, wenn der Schaltunterbrecherkreis 143 aus irgendeinem, nicht vorhersehbaren Grund in Aktion tritt.

Bei dem voranstehend erwähnten Kraftfahrzeug-Kühlapparaten, die mit einem Vibrationskompressor arbeiten, der durch einen Antriebsstrom mit der gleichen Frequenz wie die Resonanzfrequenz des Kompressors angetrieben wird, ist im allgemeinen ein Temperaturmeßelement zum Messen ■ einer Temperatur rings um den Kondenser innerhalb desselben als eine Kompressorschutzeinrichtung vorgesehen, die den Kompressor vor einem unerwünschten Betrieb bei extrem niedriger Umgebungstemperatur schützt.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Antriebsstrom für den Antrieb eines Vibrationskompressors im allgemeinen ein Temperaturrückkopplungssystem enthält, mit einem Temperaturmeßelement im Kondenser, wie voranstehend, ausgeführt ist, bezieht sich die Erfindung auch auf die Temperaturfeststellung durch das Temperaturmeßelement zum Schutz des Kompressors vor einem Betrieb in einer extrem niedrigen Umgebungstemperatur.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf FIG. 12 diese näher erläutert, in der die Bezugszahlen 100, 100-1, 100-2, 100-3, 300 bis 500 und die Bezugszeichen TR₁ und TR₂ die gleichen Bauteile, wie sie in FIG. 8 gezeigt sind, belegen. Als weiteres Bauelement enthält

.15 der Steuerteil 100 einen Temperatur-Spannungswandler 151.

Der Temperaturmeßfühler 300 zum Messen der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des durch den Kompressor 500 komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels ist beispielsweise ein Thermistor und ist in dem Kondenser 600 installiert. Der Temperaturmeßfühler 300 ist der gleiche, wie er im Zusammenhang mit FIG. 5 beschrieben wurde, und das durch den Temperaturmeßfühler 300 festgestellte Temperatursignal wird durch den Temperatur-Spannungswandler 151 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Somit wird die durch den Temperaturmeßfühler 300 festgestellte Temperatur in das elektrische Signal durch den Temperatur-Spannungswandler 151 im Temperaturmeßteil 100-1 umgewandelt, der dem Temperaturmeßfühler 300 zugeordnet ist. Das resultierende elektrische Signal wird der Ansteuerschaltung 100-3 über die ODER-Torschaltung 119 als ein Ausgangsspannungssteuersignal zum Steuern der Ansteuerschaltung 100-3 zugeführt und bewirkt das Anhalten der Ansteuerschaltung 100-3 bei einer extrem niedrigen Umgebungstemperatur .

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Der Ansteuerschaltung 100-3 wird ein Frequenzsteuersignal von dem Rechnerteil 100-2 zugeführt. Das Frequenzsteuersignal hat eine Spannung entsprechend einer Frequenz, bei welcher der Kompressor 500 in Resonanz mit der Resonanzfrequenz des mechanischen Systems arbeiten kann, wie dies auf der Basis der Temperatur, die dem Ansaugdruck, festgestellt durch den nichtgezeigten Temperaturmeßfühler 200 und der Temperatur, korrespondierend zu dem Ausströmdruck, festgestellt durch den Temperaturmeßfühler 300, berechnet wird. Somit werden die Frequenzen des Ausgangs Q und (5 der Ansteuerschaltung 100-3 für den Antrieb der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ durch dieses FrequenzSteuersignal bestimmt, wobei die Ansteuerschaltung 100-3 darüber hinaus solch einen Aufbau und eine Wirkungsweise besitzt, daß die Ausgänge der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ gesteuert bzw. reduziert werden, wenn die Umgebungstemperatur absinkt, durch das in die Ansteuerschaltung 100-3 eingespeiste Ausgangsspannungssteuersignal .Falls die Kraftfahrzeug-Kühlapparatur den Betrieb bei einer extrem niedrigen Umgebungstemperatur aufnimmt, bewirkt die Ansteuerschaltung 100-3 einen Stopp infolge der durch den Temperaturmeßfühler 300 gemessenen extrem niedrigen Temperatur, und daraus resultiert, daß die Ausgänge Q und Ü keine Signale liefern, wodurch der Betrieb der Schalttransistoren TR₁ und TRp unterbrochen wird. Somit wird der Betrieb des Kompressors 500 angehalten und ein Schaden von dem Ventil infolge eines Überhubs des Kompressors in einer extrem niedrigen Umgebungstemperatur abgewandt.

Ein anderes, mit der herkömmlichen Bauweise von einem Vibrationskompressor verbundenes Problem besteht darin, daß eine extrem hohe Eingangsgleichspannung für den Steuerteil in der Betriebssteuereinrichtung für den Vibrationskompressor zu einem Uberhub des Kompressors führen kann, durch den das Kompressorventil be-

schädigt wird.

Die Erfindung umfaßt auch eine phasensteuernde Einrichtung in der Kraftfahrzeugkühlapparatur, um zu verhindern, daß die Spannung des Antriebsstromes ansteigt, indem die Pulsbreite des Steuersignals für den Betrieb der Schalttransistoren im Steuerabschnitt auch dann gesteuert werden, wenn die dem Steuerteil eingespeiste Gleichspannung extrem hoch wird. 10

Dazu wird im folgenden auf FIG. 13 Bezug genommen, die den Aufbau eines derartigen Steuerteils 100 darstellt sowie auf FIG. 14, die verschiedene Wellenformdiagramme zeigt, die im Steuerteil 100 auftreten.

In FIG. 13 sind mit den Bezugszahlen 100, 400 und 500, und den Bezugszeichen TR₁ und TR₂ die gleichen Teile, wie sie in FIG. 8 gezeigt und voranstehend beschrieben wurden, belegt. Des weiteren Umfaßt der Steuerteil 100 einen Schaltsteuerkreis 172, eine Pegelumwandlerschaltung 173» einen Komparator 174, UND-Torschaltungen 175 und 176, Widerstände 177 und 178, und Kondensatoren 179 und 180.

Der Schaltsteuerkreis 172 entspricht der Ansteuerschaltung 100-3 in FIG. 5. Die UND-Torschaltungen 175 und 176 sind zwischen den Ausgängen Q und Q des Schaltsteuerkreises 172 und den Schalttransistoren TR^ und

₂ geschaltet. Je ein Eingang der UND-Torschaltungen 175 und 176 ist zusammengeschaltet und mit dem Ausgang des Komparators 174 verbunden, und des weiteren ist der Kondensator 180 mit dem positiven Eingangsanschluß des Komparators 174 verbunden. Da der Kondensator 180 mit der Ausgangsspannung des Schaltsteuerkreises 172 geladen wird, liegt die in FIG. 14 dargestellte dreieckförmige bzw. sägezahnförmige Spannung als Eingang an den beiden Anschlüssen des Kondensators 180 an, und somit auch an

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dem positiven Eingangsanschluß des Komparators 174. Ein in einem Verbindungspunkt B der Widerstände 177 und 178, die gemeinsam mit dem Kondensator 179 die Pegelumwandlungsschaltung 173 bilden, auftretende Spannung ist Teil einer Eingangsgleichspannung E geteilt durch die Widerstandswerte der Widerstände 177 und 178 und wird dem negativen Eingangsanschluß des Komparators 174 zugeleitet. Daraus folgt, daß bei einer Fluktuation der Eingangsgleichspannung E die an dem negativen Eingangsanschluß des Komparators 174 anliegende Spannung sich gleichfalls ändert.

Wenn die Eingangsgleichspannung E ansteigt, ändert sich die Spannung im Punkt B der Pegelumwandlungs schaltung 173, das ist die dem negativen Eingangsanschluß des Komparators 174 zugeleitete Spannung von e_Q nach e^ (e^ > e_Q). Da die den Kondensator 180 aufladende Sägezahnspannung am positiven Eingangsanschluß des Komparators 174 anliegt, wird die Zeitspanne, in welcher der Komparator 174 eine logische "H" ausgibt, von Tq auf T₁ reduziert (Tq> T₁), wie FIG. 14 zeigt. Der Ausgang des Komparators 174 dient als ein Torsignal für die UND-Torschaltungen 175 und 176, wobei die Dauer der Ausgänge der UND-Tor schaltungen 175 und 176 auf eine Zeitspanne reduziert wird, wie sie aus den schraffierten Teilen in FIG. 18 ersichtlich ist. Somit steuern diese Signale mit einer verminderten Dauer die Schalttransistoren TR₁ und TR₂ in einer Weise, daß die Phasensteuerung so beeinflußt ist, daß die Zeitspanne verringert ist, in der die Schalttransistoren TR₁ und TR₂ eingeschaltet sind. Mit dieser Anordnung besteht keine Gefahr, selbst wenn die Eingangsgleichspannung ansteigt, daß der Hub des Kompressors 500 unerwünscht stark ansteigt und es somit zu einer Beschädigung des Ventils des Kompressors 500 kommt.

Umgekehrt gilt, daß bei einem Absinken der Eingangs-

gleichspannung die Ehasensteuerung so beeinflußt wird, daß die Zeitspanne ansteigt, in der die Schalttransisporen TR₁ und TR₂ eingeschaltet sind.

Der Vibrationskompressor wird im allgemeinen so betrieben, daß die natürliche Frequenz des mechanischen Systems, bestimmt durch den Elastizitätskoeffizienten des Kühlgases und durch die Federkonstante der Resonanzfedern in einem Resonanzzustand, wenn immer möglich, mit der Schwingungsfrequenz des elektrischen Systems gehalten wird, das das mechanische System antreibt. Wird der Kraftfahrzeug-Kühlapparat bei einer niedrigen Umgebungstemperatur betrieben, so ändert sich die Schwingungsfrequenz des elektrischen Systems in Übereinstimmung mit der Änderung der natürlichen Frequenz des mechanischen Systems, um so den Resonanzzustand aufrechtzuerhalten, woraus ein unerwünscht hoher Anstieg des Kolbenhubs des Kompressors resultiert.

Die phasensteuernde Einrichtung, die in der Steuereinrichtung des KraftfahrzeugKühlapparats nach der Erfindung vorhanden ist, ist so ausgelegt, daß sie die Umgebungstemperatur in dem Kraftfahrzeugkühlapparat feststellt und das an die Schalttransistoren im Steuerteil angelegte Steuersignal für die Zufuhr eines Antriebsstroms zu dem Kompressor in Übereinstimmung mit der festgestellten Temperatur steuert, um die dem Kompressor von dem Steuerteil in Übereinstimmung mit der festgestellten Temperatur zugeführte Antriebsspannung zu ändern.

F I G · 15 zeigt eine andere Ausführungsform des Steuerteils, dessen Betriebsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung im folgenden näher beschrieben wird.

Die Bezugszahlen 100, 300 bis 500 und die Bezugszeichen TR₁ und TR2 entsprechen den gleichen Bauteilen,

die in FIG. 5 gezeigt und voranstehend schon beschrieben sind. Der Steuerteil 100 umfaßt des weiteren einen Schaltsteuerkreis 172, die Pegelufflwandlungsschaltung 173, einen Komparator 174, UND-Tqrschaltungen 175 und 176, Widerstände 177, 178 und 182, einen Kondensator 180 und einen Verstärker 181.

Der Schaltsteuerkreis 172 entspricht der Ansteuerschaltung 100-3, die in FIG. 5 dargestellt ist. Die UND-TorSchaltungen 175 und 176 sind zwischen den Ausgängen Q und 'S des Schaltsteuerkreises 172 und den Schalttransistoren TR,. und TRp geschaltet. Je ein Eingang jeder UND-Torschaltung 175 und 176 ist mit dem Ausgang des Komparators 174 verbunden, und der Kondensator 180 ist an den positiven Eingangsanschluß des Komparators 174 angeschlossen. Wird der Kondensator durch die Ausgangsspannung des Schaltsteuerkreises 172 geladen, so liegt eine Sägezahnspannung, wie in FIG. dargestellt, als Eingang am Kondensator 180 an und somit an dem positiven Eingangsanschluß des Komparators 174. Der negative Eingangsanschluß des Komparators 174 ist mit dem Ausgangsende, das ist ein Punkt B, der Phasenumwandlungsschaltung 173 verbunden. Die Phasenumwandlungsschaltung 173 umfaßt den Verstärker 181, die Widerstände 177, 178 und 182 und verstärkt die in dem Temperaturmeßfühler 300 erzeugte Spannung auf einen geeigneten Pegel und erzeugt die an dem negativen Eingangsanschluß des Komparators 174 anliegende Bezugsspannung. Der Temperaturmeßfühler bzw. -sensor 300 ist z.B. ein Thermistor zum Feststellen der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des aus dem Kompressor 500 ausströmenden Kältemittels, wie dies schon unter Bezugnahme auf FIG. 5 beschrieben wurde. Der Temperatursensor 300 ist im Kondensor 600 installiert und ist ein Temperaturmeßelement zum Feststellen der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des von dem Kompressor 500 komprimierten und

aus diesem ausströmenden Kältemittels, wie gleichfalls unter Bezugnahme auf FIG. 5 erläutert wurde. Dementsprechend mißt der Temperatursensor 300 die Umgebungstemperatur in der Kraftfahrzeug-Kühlanlage, und der Ausgang der Phasenumwandlungsschaltung 173 ändert sich in Übereinstimmung mit der durch den Temperatursensor 300 festgestellten Temperatur.

Wenn die durch den Temperatursensor 300 gemessene Temperatur absinkt, ändert sich der Ausgang der Phasenumwandlungsschaltung 173» d.h. die Bezugsspannung im Punkt b von der vorgegebenen Bezugsspannung e_Q zu e^ (e^> e_Q). des weiteren gilt, da die den Kondensator 180 aufladende Sägezahnspannung am positiven Eingangsanschluß des Komparators 174 anliegt, daß die Dauer, in der der Komparator 174 eine logische "H" ausgibt, von T_Q auf T₁ verringert wird (Tq>T₁), wie dies in FIG. 14 gezeigt ist. Da der Ausgang des Komparators 174 als ein Torsignal für die UND-Torschaltungen 175 und 176 dient, wird die Dauer der Ausgangssignale der Torschaltungen 175 und 176 auf eine Zeitspanne reduziert, wie sie durch die schraffierten Teile in FIG. 14 gezeigt ist. Durch die Steuerung der Schalttransistoren TiL, und TRp mit diesen Signalen mit verminderter Zeitdauer, wird die Phasensteuerung so bewerkstelligt, daß die Dauer verringert wird, in der die Schalttransistoren TR₁ und TRp eingeschaltet sind. Auf diese Weise wird die Antriebs spannung für die Leistungszufuhr zu dem Kompressor 500 über den Transformator 400 abgesenkt und eine Steuerung in der Weise bewirkt, daß der Hub des Kompressors 500 zu dessem Schutz verkleinert wird.

Umgekehrt gilt, falls die durch den Temperatursensor 300 festgestellte Temperatur ansteigt, daß die Phasensteuerung so beeinflußt wird, daß die Zeitspanne ansteigt, in der die Schalttransistoren TR₁ und TR₂ geöffnet sind. Somit wird die Antriebsspannung für den Antrieb

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des Kompressors 500 erhöht.

Bei der herkömmlichen Bauart eines Kraftfahrzeug-Kühlapparats, bei dem der Vibrationskompressor 500 durch einen Antriebsstrom angetrieben wird, der die gleiche Frequenz wie die Resonanzfrequenz des Kompressors 500 besitzt, wird ein Leistungsschalter nur vorgesehen, um die Stromzufuhrleitung zu schließen oder zu unterbrechen. Dies erfordert, daß der Leistungsschalter an einer Stelle installiert wird, die von außerhalb leicht erreicht werden kann, was zu einer zusätzlichen Verdrahtung der Stromleitung führt, verbunden mit unerwünschtem Spannungsabfall und zusätzlichem Leistungsverbrauch. Das Schließen oder Uhterbrechen der Leitung wird zu einem Abtrag an den Schaltkontakten. Dieser zusammen mit der Verwendung von Wechselstrom macht es notwendig, eine große Kapazität und einen Schalter für eine hohe Arbeitsspannung zu verwenden.

Der Leistungsschalter nach der Erfindung hat einen derartigen Aufbau, daß die dem Kompressor zugeführte oder unterbrochene Leistung durch ein EIN-AUS-Signal gesteuert wird, das über eine Steuersignalleitung eingespeist wird, nicht jedoch durch Schließen oder Unterbrechen der Versorgungsleitung.

FIG. 16 zeigt einen Steuerteil der Erfindung, der gegenüber dem Steuerteil nach FIG. 5 verbessert ist.

In FIG. 16 sind mit den Bezugszahlen 100, 100-2, 100-3, 400 und 500 und mit den Bezugszeichen TR^ 4ind TRo die entsprechend gleichen Bauelemente wie in FIG. 5 belegt. Die Bezugsziffern 110, 120, 117, 120, und 125 bezeichnen die entsprechenden Teile, die in FIG. 8 gezeigt sind. Des weiteren enthält der Schaltteil 100 einen Schaltunterbrecherkreis 153 und einen Lei-

stungsschalter 152.

Der Schaltunterbrecherkreis 153 umfaßt den Verdampf ertemperaturkomparator 110, die ODER-Torschaltung 120 und den Leistungsschalter 152. Die abwechselnd erzeugten Ausgänge Q und Q bei einer bestimmten Resonanzfrequenz durch die Ansteuerschaltung 100-3 werden durch einen logischen ⁿH"-Ausgang des Schaltunterbrecherkreises 153 zu der Ansteuerschaltung 100-3 unterbrochen.

Wie zuvor beschrieben, vergleicht der Verdampfertemperaturkomparator 110 elektrisch die Innentemperatureinstellung des Kühlapparats, eingestellt durch die Temperatureinsteileinrichtung 1000 mit dem Signal von T_, bei dem es sich um die Temperatur auf der Verdampferseite handelt, und wenn die Temperatur auf der Verdampferseite niedriger als die Innentemperatureinstellung der Kühlanlage ist, wird ein logisches ¹¹L" über eine UND-Torschaltung innerhalb des Verdampfertemperaturkomparators 110 ausgegeben, wie später noch näher beschrieben wird. Die logische "L" von dem Verdampfertemperaturkomparator 110 wirkt als ein Haltesignal für die Ansteuerschaltung 100-3 über die ODER-Torschaltung 120, und zur gleichen Zeit wird die UND-Torschaltung 117 entregt, um die Gleichspannungsversorgung zu den Schalttransistoren TR* und TRp zu unterbrechen. Ist der Leistungsschalter 152 geöffnet, so wird die logische "H" in die UND-Torschaltung innerhalb des Verdampfertemperaturkomparators 110 eingespeist, und der Steuerteil 100 schaltet den Leistungsschalter 152 ein und aus, basierend auf dem Signal von der Temperatureinstelleinrichtung 1000. Ist der Leistungsschalter 152 eingeschaltet, so -wird die logische "L" in die UND-Torschaltung innerhalb des Verdampfertemperatürkomparators 110 eingespeist und von dieser wieder ausgegeben. Somit ist die logische ⁿL" zugleich Ausgang des Verdampfertemperaturkomparators 110. Wie zuvor beschrieben, dient die

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logische ⁿLⁿ als ein Haltesignal für die Ansteuerschaltung 100-3 und unterbricht die Gleichspannungsversorgung zu den Schalttransistoren TR₁ und TRp* ^^u^ diese Weise kann die Versorgung mit und die Abschaltung von Strom zu dem Kompressor 500, basierend auf einem Signal von dem Steuerteil, der den Leistungsschalter 152 ein- und ausschaltet, gesteuert werden.

FIG. 17 zeigt einen Steuerteil nach der Erfindung im Zusammenwirken mit der Gleichstromversorgung. Dieser Steuerteil ist so aufgebaut, daß bei einem Absinken der anliegenden Gleichspannung, die von einer Batterie geliefert wird, und einem vorgegebenen Spannungspegel der Steuerteil ein Batterieüberwachungssignal empfängt, das eine Batterieüberwachung ausgibt, wodurch der Verdampfertemperaturkomparator ein Abschaltsignal liefert, um die Gleichstromversorgung zu dem Steuerteil zu unterbrechen.

In den FIG. 17 und 18 betreffen die Bezugszahlen 100, 400 und 500 und die Bezugszeichen TR₁ und TR₂ die entsprechenden, in FIG. 5 gezeigten Bauteile, und die Bezugszahlen 110 bis 112, 115 bis 118 und 121 korrespondieren mit den entsprechenden in FIG. 8 gezeigten Teilen. Des weiteren sind eine Batterieüberwachung 161, eine AUS-Gleichstromschaltung 162 und eine Batterie vorhanden.

Die AUS-Gleichstromschaltung 162 umfaßt die UND-Torschaltung 117 und den Inverter 121, dem eine logische "L" vom Wechselstromsensor 112 so lange eingespeist wird, als ein Wechselstrom nicht auftritt. Die logische ⁿLⁿ wird in eine logische ⁿH" in dem Inverter 121 umgewandelt und der UND-Toscahltung 117 eingegeben. Ein Eingang der UIiD-Torschaltung 117 ist mit dem Ausgang des Verdampfertemperaturkomparators 110 verbunden, und das Gleichstromrelais 116 wird erregt oder entregt, basierend

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auf dem Ausgang des Verdampfertemperaturkomparators 110. Mit anderen Worten bedeutet dies, wenn der Ausgang des Verdampfertemperaturkomparators 110 eine logische "H" ist, daß das Gleichstromrelais 116 über die AUS-Gleichstromschaltung 162 erregt wird, und daraus resultiert, daß ein Gleichstrom den Schalttransistoren TR^ und TFL, über den Transformator 400 von der Batterie 163 zugeführt wird. Ist andererseits der Ausgang des Verdampfertemperaturkomparators 110 eine logische ⁿL", so wird das Gleichstromrelais 116 über die AUS-Gleichstromschaltung 162 entregt, die Gleichstromversorgung der Schalttransistoren TR^ und TR₂ durch die Batterie 163 unterbrochen und die Signale Q und ü von der Ansteuerschaltung 100-3 angehalten.

Die Batterieüberwachung 161 überwacht die ihr von der Batterie 163 zugeführte Spannung, und wenn die Batteriespannung unter einen vorgegebenen Spannungspegel absinkt, gibt sie eine logische "H" als Batterieüberwachungssignal an den Steuerteil 100 weiter. Das Batterieüberwachungssignal wird dem Verdampfertemperaturkomparator 110 im Steuerteil 100 eingespeist.

Wie voranstehend beschrieben, vergleicht der Verdampfertemperaturkomparator 110" elektrisch die Innentemperatureinstellung der Kühlanlage, eingestellt durch die Temperatureinstelleinrichtung 1000 mit dem Signal von T_, das ist die Temperatur auf der Seite des Verdampfers 800-1. Liegt die Temperatur auf der Seite des Verdampfers 800-1 unterhalb der Innentemperatureinstellung der Kühlanlage, so gibt der Verdampf ertemperaturkomparator 110 eine logische "L" aus, entregt das Gleichstromrelais 116 über die AUS-Gleichstromschaltung 162, um die Gleichstromversorgung der Schalttransistoren TR^ und TRo zu unterbrechen. Nach dem Empfang eines Batterieüberwachungssignals, das anzeigt, daß die Batteriespannung von der Batterieüberwachung 161 niedriger als eine

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vorgegebene Spannung ist, gibt der Verdampfertemperaturkomparator 110 eine logische ¹¹L" als Abschaltsignal aus. Dieses Signal unterbricht die Gleichstromversorgung zu den Schalttransistoren TR₁ und TR₂, die abgeschaltet werden, wie dies schon zuvor beschrieben wurde.

FIG. 19 zeigt einen Steuerteil der Erfindung, der eine gegenüber der herkömmlichen Überstrom-Meßschaltung nach FIG. 4 verbesserte Ausführungsform enthält. Dieser Teil ist so aufgebaut, daß ein Ableitelement für Überspannung an Punkten angeschlossen ist, die jedes abwechselnd betriebene Schaltelement mit jeder Wicklung des Transformators verbinden, um die durch elektromagnetische Induktion im Transformator, bewirkt durch den Betrieb der Schaltelemente, erzeugten Überspannungen abzuleiten bzw. zu unterdrücken.

Im folgenden wird FIG. 19 näher beschrieben, in welcher die Bezugszahlen 100-3_t 400 und 500 sowie die Bezugszeichen TR₁ und TRp den entsprechenden Bauteilen, die in FIG. 5 gezeigt sind, zugeordnet sind, während die Bezugszahlen 401, 402, 72, 74 bis 76 mit den in FIG. 4 gezeigten Bauteilen korrespondieren, die schon voranstehend beschrieben wurden. Des weiteren ist ein Varistcr 97 als ein Element zum Absorbieren der Überspannung vorhanden, und mit den Punkten X und Y verbunden, von denen jeder den Kollektor des entsprechenden Schalttransistors TR₁ bzw. TR₂ mit den Wicklungen 401 und 402 des Transformators 400 verbindet.

Kit der Annahme, daß der Schalttransistor TR₁ beispielsweise abgeschaltet ist, wird eine Überspannung 2E, doppelt so groß wie die Eingangsgleichspannung E in der Wicklung 401 des Transformators 400 durch elektromagnetisehe induktion erzeugt. Der Schalttransistor TR₂ ist eingeschaltet, sobald der Schalttransistor TR₁ ausgeschaltet ist. Die Spannung zwischen dem Punkt Y und der

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Kathode des Varistors ist gleich der gesättigten Spannung VfTg₂ ^des Transistors TR₂. Dementsprechend ist die durch das Abschalten des Transistors TR^ erzeugte Überspannung derart, daß bei einem Stromfluß durch den Varistor 79 und den Transistor TRp die Spannung über den Varistor 79 gleich Vq ist und die Spannung zwischen dem Punkt X und der Kathode V_Q + V_CE beträgt, wobei die letztere zwischen dem Emitter und dem Kollektor des abgeschalteten Transistors TR>, anliegt. Dies bedeutet, da Vp-g sehr klein und E>Vq + V_CE ist, die an dem abgeschalteten Transistor TR₁ anliegende Überspannung unterdrückt ist. Ist andererseits der Transistor TR₂ abgeschaltet, tritt genau das gleiche Phänomen auf. Sind beide Transistoren TR^ und TR₂ eingeschaltet, so liegt eine eine Spannung E + Vq + Vp-g an. In diesem Fall sind gleichfalls die Transistoren TR^ und TR₂ vor Zerstörung ' geschützt, da die Spannung Vq + V_CE sehr klein ist.

Es ist offensichtlich, daß ein ähnlicher Schutz für die Transistoren TR^ und TR₂ durch Weglassen des Varistors 79 und Einstellen der Einschaltspannung des Varistors 72 auf einen niedrigen Pegel erreicht werden kann. Diese Anordnung ist jedoch nicht praktikabel, da der im Varistor 72 fließende Strom extrem groß werden kann. Bei Einsatz des voranstehend beschriebenen Varistors 79 kann die Einschaltspannung des Varistors auf einen hohen Pegel eingestellt werden. Der voranstehend beschriebene Schutz gegen Überspannungen ist für Überspannungen von einer Wechselstromversorgung gedacht, wenn eine solche die Kühlapparatur strommäßig versorgt.

FIG. 20 zeigt eine andere Ausführungsform des Steuersystems für den Betrieb des Kompressors, in welchem der durch einen Drucksensor, anstelle des in der FIG. 5 gezeigten Temperatursensors, gemessene Druck für die Steuerung des Betriebs des Kompressors durch den Steuerteil 100 verwendet wird.

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FIG. 21 zeigt die wesentlichen Teile dieser Ausführungsform, ähnlich zu der Ausführungsform nach FIG. 6. Entsprechende Komponenten zu den FIG. 5 und 6 sind in den FIG. 20 und 21 mit den gleichen Bezugszeichen belegt.

In FIG. 20 umfaßt der Steuerteil 100 einen Druckmeßfühler 100-1, einen Rechnerteil 100-2 und eine Ansteuerschaltung 100-3 und liefert ein Antriebssignal mit einer derartigen Frequenz, daß ein Kompressor 500 in Resonanz hierzu betrieben wird, basierend auf Signelen von einem Druckmeßfühler (P₀) 200 zum Feststellen des Ansaugdruckes des von dem Kompressor 500 angesaugten Kältemittels und einem Drucksensor (P^) 300 zum Feststellen des Ausströmdruckes des von dem Kompressor komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels. Der Vibrationskompressor 500, der einen Antriebsstrom empfängt, erzeugt durch ein Antriebssignal, geliefert von dem Steuerteil 100, komprimiert ein Kühlmittel zu einer Mischung von gasförmigen und flüssigen Kühlmittelbestandteilen, die einem Kondenser 600 zugeführt wird, in welchem die Mischung durch Abfuhr der Wärme verflüssigt wird. Das verflüssigte Kühl- bzw. Kältemittel wird über einen Druckreduzierer 700 einem Verdampfer 800-1 in der Kühlapparatur 800 zugeleitet, in der das Kühlmittel gasförmig wird und die Verdampfungswärme zum Kühlen der Kühlapparatur aufnimmt. Das gasförmige Kühlmittel wird dann durch den Kompressor 500 bis zur Verflüssigung komprimiert. Durch Wiederholen dieses geschlcssenen Zyklus wird die im Verdampfer 800-1 aufgenommene Wärme im Kondenser 600 abgegeben. Nachstehend wird die Betriebsweise des Steuerteils beschrieben.

Ein Druckmeßteil 100'-1 wird zur Umwandlung der durch die Druckmeßfühler 200' und 300» festgestellten Signale in vorgegebene elektrische Signale verwendet.

Ein Rechnerteil 100-2 erzeugt den Antriebsstrom mit einer vorgegebenen Frequenz, basierend auf den elektrischen Signalen, korrespondierend zu dem Ansaugdruck und dem Ausstromdruck, die im Druckmeßteil 100'-1 umgewandelt werden. Eine Ansteuerschaltung 1oo-3 liefert Strom in alternierender Rechteckwellenfοrm von einer Gleichstromquelle V an die Primärwicklungen des Transformators 400, indem ein Antriebssignal mit einer Frequenz entsprechend der durch den Rechnerteil 100-2 gelieferten Spannung zugeführt wird. Ein von der Sekundärwicklung des Transformators 400 erhaltener Wechselstrom wird dem Kompressor 500 eingespeist, der mit maximaler Betriebswirksamkeit betrieben wird.

In FIG. 21 ist die Betriebsweise des Kompressors 500 in einem Resonanzzustand virtuell die gleiche wie sie in FIG. 6 dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß der Druck anstelle der Temperatur gemessen wird. Es erfolgt daher keine detaillierte, ondern nur eine kurze Beschreibung der Betriebsweise der in FIG. 21 dargestellten Anordnung.

Das Ansaugdrucksignal (P₀) und das Entladesignal (P,), festgestellt durch die Druckmeßfühler 200' und 300', werden jeweils dem positiven Anschluß jedes Operationsverstärkers in dem Druckmeßteil=100'-1. zur Verstärkung auf vorgegebene Pegel eingespeist. Jedes der verstärkten Signale wird durch das Widerstandsnetzwerk im Rechnerteil 100-2, gezeigt in der Figur, berechnet, um den Wert für "K₃₅ + K ," in Gleichung (2) zu erhalten, die sich auf die Federkonstante, wie in FlG. 6 beschrieben, bezieht. Die berechneten Signale werden dann der Ansteuerschaltung 100-3 zugeführt und in Serme der Spannung und der Frequenz in rechteckförmige Signale entsprechend den Signalen umgewandelt. Die in Termen der Spannung und Frequenz umgewandelten rechteckförmigen Signale werden den Transistoren TR^ und TR₂ zugeleitet,

BAD ORIGINAL

und ein Strom mit abwechselnd ändernden Polaritäten wird von der GleichspannungsVersorgung V._ den Primärwicklungen des Transformators 400 zugeführt. Die von der Sekundärwicklung des Transformators 400 erhaltene Wechselspannung wird dem Kompressor 500 eingespeist, der somit mit maximaler Wirksamkeit arbeiten kann, nämlich in einem Zustand, in welchem die Frequenz des Antriebsströmes für den Kompressor 500 in Resonanz gehalten wird, während sie in bezug zu dem Ansaugdruck des durch den Kompressor 500 angesaugten Kältemittels und dem Ausströmdruck des durch den Kompressor 500 komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels steht.

Die vorliegende Erfindung macht es möglich, den Betrieb eines Schwingungskompressors zu steuern, da ihr ein Aufbau zugrundeliegt, bei dem ein Antriebsstrom mit einer Frequenz, entsprechend dem Ansaug- und dem Ausströmdruck des Kältemittels, dem Kompressor zugeführt wird.

Claims (1)

11212 Patentanwälte

Reichel u. Reiche!

Parkstraße 13
6000 Frankfurter. M. 1

SAWAFUJI ELECTRIC CO., LTD., Nerima-ku, Tokyo, Japan

Patentansprüche

1. System zur Steuerung des Betriebs eines Vibrationskompressors unter Verwendung einer vorgegebenen, der Last entsprechenden Frequenz,

dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem einen ersten Sensor (200) zum Feststellen eines ersten Parameterwertes eines von dem Kompressor (500) angesaugten Kühlmittels, einen zweiten Sensor (300) zum Feststellen eines zweiten Parameterwertes des von dem Kompressor komprimierten und aus- strömenden Kühlmittels und einen Steuerteil (100) aufweist, der eine vorgegebene Frequenz und eine vorgegebene Antriebsleistung auf der Basis von Signalen für die Parameterwerte erzeugt, die von dem ersten und zweiten Sensor gemessen werden und daß der Kompressor mit der von dem Steuerteil erzeugten Antriebsleistung betrieben wird.

2. System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Parameterwert jeweils ein Temperaturwert ist, der erste und zweite Sensor Sensor Temperaturmeßfühler sind und daß der Steuerteil (100) einen Temperaturmeßteil (100-1) zum Umwandeln der von dem ersten und zweiten Temperaturmeßfühler gemessenen Signale in vorgegebene elektrische Signale, einen Rechnerteil (100-2) zum Erzeugen eines Ausgangs mit einer vorgegebenen Frequenz, basierend auf den von dem Temperaturmeßteil (100-1) gelieferten elektrischen Signalen, und eine Ansteuerschaltung (100-3) zum Erzeugen eines Steuersignals umfaßt, das dem Ausgangssignal des Rechnerteils (100-2) entspricht (Fig. 5).

3. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem einen Temperaturmeßfühler (T_g) für das angesaugte Kühlmittel zum Feststellen einer dem gesättigten Dampfdruck des vom Kompressor angesaugten Kühlmittels entsprechenden Temperatur, einen Temperaturmeßfühler (T_d) für das ausströmende Kühlmittel zum Feststellen einer dem gesättigten Dampfdruck des von dem Kompressor (500) komprimierten und ausströmenden Kühlmittels entsprechenden Temperatur, einen Rechnerteil (100-2) zum Erzeugen eines Ausgangs mit vorgegebener Frequenz aufgrund der von den Temperaturmeßfühlern für das angesaugte und ausströmende Kühlmittel gemessenen Temperatursignale und eine Ansteuerschaltung (100-3) aufweist, die Ausgänge Q und ü mit einer Frequenz erzeugt, die derjenigen des von dem Rechnerteil (100-2) gelieferten Ausgangs entspricht (Fig. 6).

4. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite .Parameterwert Drücke sind, daß der erste und zweite Sensor (20O¹, 300') Druckmeßfühler (P_g, P_d) sind, und daß der Steuerteil (10O¹) einen Druckmeßteil (100'-1) zum Umwandeln der von dem ersten und zweiten Druckmeßfühler gemessenen Signale in vorgegebene elektrische Signale, einen Rechnerteil (100-2) zum Erzeugen eines Ausgangs mit vorgegebener Frequenz, basierend auf den von dem Druckmeßteil (100'-1) gelieferten elektrischen Signalen und eine Ansteuerschaltung (100-3) zum Erzeugen eines Steuersignals umfaßt, das dem Ausgangssignal des Rechnerteils (100-2) entspricht (Fig. 20).

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5. System nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem einen Druckmeßfühler (P_) für das angesaugte Kühlmittel zum Feststellen des Ansaugdrucks des von dem Kompressor (500) angesaugten Kühlmittels, einen Druckmeßfühler (P^) für das ausströmende Kühlmittel zum Feststellen des Ausströmdrucks des von dem Kompressor komprimierten und ausströmenden Kühlmittels, einen Rechnerteil (100-2) zum Erzeugen eines Ausgangs mit vorgegebener Frequenz, basierend auf den von den Druckmeßfühlern für das angesaugte und das ausströmende Kühlmittel gemessenen Drucksignalen und eine Ansteuerschaltung (100-3) umfaßt, die Ausgänge Q und U mit einer Frequenz erzeugt, die mit derjenigen des Ausgangs des Rechnerteils (100-2) korrespondiert (Fig. 21).

6. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (100-3) einen Schaltsteuerkreis ((IC) für Hochgeschwindigkeitsbetrieb, dem eine dreieckförmige Wellenspannung und eine phasensteuernde Spannung eingespeist werden und dessen Ausgangsimpulsbreite sich mit dem Eingangspegel der phasensteuernden Spannung ändert, wobei der Kompressor (500) durch die Steuerleistung, erzeugt von dem Schaltsteuerkreis, angetrieben ist, und einen Komparator (56) für Niedergeschwindigkeitsbetrieb aufweist, dem gleichfalls die dreieckförmige Wellenspannung und die phasensteuernde Spannung zugeführt werden und der die phasensteuernde Spannung von dem Schalt steuerkreis für Hochgeschwindigkeitsbetrieb durch sein rechteckförmiges Ausgangssignal ersetzt, um das Schalten bei niedrigen Frequenzen sicherzustellen (Fig. 9).

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7. System nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Strommeßelement (149) zum Feststellen des Laststroms der Ansteuerschaltung (100-3) und ein Schaltunterbrecherkreis (143) für die Betriebsunterbrechung von Schaltelementen (TR1, TR2) in der Ansteuerschaltung (100-3) vorhanden sind, so daß die Schwingung der Ansteuerschaltung unterbrochen wird, wenn der Strom einen vorgegebenen Pegel in dem Strommeßelement übersteigt (Fig. 11).

8. System nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem in einer Ansteuerschaltung (100-3), die mit der vorgegebenen Frequenz betrieben wird, Schaltelemente (TR1, TR2) enthält, deren Ausgang aufgrund der durch einen Temperaturmeßfühler (300) für ausströmendes Kühlmittel gemessenen Temperatur so geregelt ist, daß sie eine Schutzfunktion für den Kompressor (500) in der Niedrigtemperaturumgebung in einer Kraftfahrzeugkühlanlage ausüben.

9. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (56) eine in Übereinstimmung mit einer der Ansteuerschaltung eingespeisten Eingangsgleichspannung angelegte Referenzspannung ändert und einen Steuerstrom entsprechend der Eingangsgleichspannung mittels des Komparatorausgangs regelt.

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10. System nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Pegelumwandlungs schaltung (173) zum Erzeugen einer Referenzspannung in Übereinstimmung mit der durch den Temperaturmeßfühler (300) für ausströmendes Kühlmittel gemessenen Temperatur, ein Komparator (174) für den Vergleich der durch die Pegelumstellschaltung erzeugten Referenzspannung, die sich mit der gemessenen Temperatur ändert, mit einer dreieckförmigen Wellenspannung, die an dem Schaltsteuerkreis (172) anliegt, und Torschaltungen (175, 176) vorhanden sind, die jeden der Ausgänge Q und (5 des Schaltsteuerkreises unter Verwendung des Komparatorausgangs hindurchläßt, der sich mit der von dem Temperaturmeßfühler für ausströmendes Kühlmittel gemessenen Temperatur ändert, um so einen durch den Steuerteil (100) in Übereinstimmung mit der gemessenen Temperatur erzeugten Steuerstrom zu steuern (Fig. 15).

11. System nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (110) für die Verdampfertemperatur die Temperatur in einem Verdampfer (800-1) mit einer eingestellten Temperatur vergleicht, die eine Temperatureinstelleinrichtung (1000) liefert, die die Temperatur in dem Kühlapparat (800) mißt und daß ein Schaltunterbrecherkreis (153) zum Unterbrechen der Schaltelemente (TR1, TR2) in dem Steuerteil (100) vorhanden ist, die den Betrieb der Schaltelemente durch den Ausgang des Verdampfertemperatur-Komparators (110) über die Schaltunterbrechereinrichtung unterbricht.

12. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil (100) ein Gleichstromrelais (116) für die Zufuhr von Gleichstrom, einen Gleichstromabschaltkreis (117, 121) zum Unterbrechen der Kontakte des Gleichstromrelais, wenn eine Wechselstromversorgung (AC) angelegt wird, einen Verdampfertemperatur-Komparator (110), der ein Stromabsehaltsignal zum unterbrechen der Kontakte des Gleichstromrelais über den Gleichstromabschaltkreis abgibt, umfaßt und daß beim Anlegen einer Batteriespannung an den Steuerteil (100) als eine Gleichstromversorgung (163), die unterhalb eines vorgegebenen Spannungspegels liegt, der Verdampfertemperatur-Komparator ein Stromabschaltsignal nach dem Empfang eines Batterieüberwachungssignals von einer Batterieüberwachung (161) abgibt, so daß die Gleichstromversorgung der Schaltelemente (TR1, TR2) unterbrochen wird, wenn die Batteriespannung unter einen vorgegebenen Spannungspegel absinkt (Fig. 17).

13. System nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil (100) ein Gleichstromrelais (116) für die Gleichstromzufuhr und eine Batterieüberwachung (161) zum Erzeugen eines Batterieüberwachungssignals aufweist, wenn eine an den Steuerteil angelegte Batteriespannung als Gleichstromversorgung unter einen vorgegebenen Spannungspegel absinkt, um so das Gleichstromrelais zu steuern und die Gleichstromversorgung zu den Schaltelementen (TR1, TR2) zu unterbrechen.

14. System nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil (100) alternierend arbeitende Schaltelemente (TR1, TR2), eine Ansteuerschaltung (100-3) für den Betrieb der Schaltelemente mit einer vorgegebenen Frequenz umfaßt, daß ein Transformator (400), der eine Wechselspannung infolge der alternierenden Betriebsweise der Schaltelemente erzeugt und eine Ableitschaltung (113) für eine Stoßspannung an Punkten angeordnet sind, die die alternierend arbeitenden Schaltelemente und jede Wicklung des Transformators miteinander verbinden, um die durch elektromagnetische Induktion im Transformator infolge des Betriebs der Schaltelemente verursachte Stoßspannung abzuleiten.

15. System nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (100-3) einen Hochgeschwindigkeits-Schaltsteuerkreis (IC), dem eine dreieckförmige Wellenspannung und eine phasensteuernde Spannung eingespeist werden und dessen Ausgangsimpulsbreite mit dem Eingangspegel der phasensteuernden Spannung sich ändert, wobei der Kompressor (500) durch die von dem Schaltsteuerkreis gelieferte Antriebsleistung angetrieben ist, und einen Niedriggeschwindigkeits-Komparator (56) aufweist, an dem gleichfalls die dreieckförmige Wellenspannung und die phasensteuernde Spannung eingangsseitig anliegen und daß ein Rechteckwellenausgang des !Comparators die phasensteuernde Spannung von dem Hoengeschwindigkeits-Schaltsteuerkreis ersetzt, um ein Schalten bei niedrigen Frequenzen sicherzustellen.

Original inspecied

16. System nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Strommeßelement (149) den Last strom der Ansteuerschaltung (100-3) mißt und daß ein Schaltunterbrecherkreis (143) den Betrieb der in der Ansteuerschaltung (100-3) vorhandenen Schaltelemente unterbricht, wenn der Strom über den vorgegebenen Pegel in dem Strommeßelement ansteigt, so daß die Schwingung der Ansteuerschaltung unterbrochen wird, wenn ein zu hoher Strom in dem Strommeßelement fließt.

17. System nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Schaltelemente (TR1, TR2) in einer Ansteuerschaltung (100-3), die mit der vorgegebenen Frequenz betrieben wird, durch den von einem Drucksensor (300') für ausströmendes Kühlmittel gemessenen Druck so gesteuert wird, daß eine Schutzfunktion für den Kompressor (500) in einer Niedertemperaturumgebung für einen Kraftfahrzeugkühlapparat ausgeübt wird.

18. System nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß eine an einem Komparator anliegende Referenzspannung sich in Übereinstimmung mit einer der Ansteuerschaltung (100-3) eingespeisten Eingangsgleichspannung ändert und daß eine Antriebsleistung, in Übereinstimmung mit der Eingangsgleichspannung mit Hilfe des Ausgangs des Komparators gesteuert wircL

ORIGINAL INSPECTED

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19. System nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Pegelumwandlungsschaltung (173) zum Erzeugen einer Referenzspannung entsprechend dem durch den Drucksensor (30O¹) für ausströmendes Kühlmittel gemessenen Druck, ein Komparator (174) für den Vergleich einer von der Pegelumsetzschaltung erzeugten Referenzspannung, die sich mit dem von dem Drucksensor gemessenen Druck ändert, wobei eine dreieckförmige Wellenspannung an dem Schaltsteuerkreis (172) anliegt und Torschaltungen (175, 176) vorhanden sind, die jeden der Ausgänge Q und ü der Schaltsteuerschaltung unter Verwendung des Ausgangs des Komparators hindurchläßt, der sich mit dem von dem Drucksensor für ausströmendes Kühlmittel gemessenen Druck ändert, um so die von dem Steuerteil (100·) erzeugte Antriebsleistung in Übereinstimmung mit dem von dem Drucksensor gemessenen Druck zu steuern.

20. System nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdampfertemperatur-Komparator (110) ein dem Druck im Verdampfer (800-1) entsprechendes Signal mit einem Signal vergleicht, das einer Temperatureinstellung entspricht, die eine Temperatureinstelleinrichtung (1000) liefert, die die Temperatur in dem Kühlapparat (800) mißt, und daß ein Schaltunterbrecherkreis (153) die im Steuerteil (100·) vorhandenen Schaltelemente (TR1, TR2) im Betrieb durch den Ausgang des Verdampfertemperatur-Komparators unterbricht.

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21. System nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet» daß der Steuerteil (100) ein Gleichstromrelais (116) für die Zufuhr von Gleichstrom, einen Gleichstromabschaltkreis (117_f 121) zum Unterbrechen der Kontakte des Gleichstromrelais, wenn eine Wechselstromversorgung (AC) angelegt wird, einen Verdampfertemperatur-Komparator (110), der ein Stromabschaltsignal zum Unterbrechen der Kontakte des Gleichstromrelais über den Gleichstromabschaltkreis abgibt, umfaßt und daß beim Anlegen einer Batteriespannung an den Steuerteil (100) als eine Gleichstromversorgung (163), die unterhalb eines vorgegebenen Spannungspegels liegt, der Verdampfertemperatur-Komparator ein Stromabschaltsignal nach dem Empfang eines Batterieüberwachungssignals von einer Batterieüberwachung (161) abgibt, so daß die Gleichstromversorgung der Schaltelemente (TR1, TR2) unterbrochen wird, wenn die Batteriespannung unter einen vorgegebenen Spannungspegel absinkt (Fig. 17).

22. System nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil (100) ein Gleichstromrelais (116) für die Gleichstromzufuhr und eine Batterieüberwachung (161) zum Erzeugen eines Batterieüberwachungssignals aufweist, wenn eine an den Steuerteil angelegte Batteriespannung als Gleichstromversorgung unter einen vorgegebenen Spannungspegel absinkt, um so das Gleichstromrelais zu steuern und die Gleichstromversorgung zu den Schaltelementen (TR1, TR2) zu unterbrechen.

INSPECTED

23· System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil (100) alternierend arbeitende Schaltelemente (TR1, TR2), eine Ansteuerschaltung (100-3) für den Betrieb der Schaltelemente mit einer vorgegebenen Frequenz umfaßt, daß ein Transformator (400), der eine Wechselspannung infolge der alternierenden Betriebsweise der Schaltelemente erzeugt und eine Ableitschaltung (113) für eine Stoßspannung an Punkten angeordnet sind, die die alternierend arbeitenden Schaltelemente und 3ede Wicklung des Transformators miteinander verbinden, um die durch elektromagnetische Induktion im Transformator infolge des Betriebs der Schaltelemente verursachte Stoßspannung abzuleiten.

24. System zur Steuerung des Betriebs eines Vibrationskompressors unter Verwendung einer vorgegebenen, der Last des Kompressors entsprechenden Frequenz, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem zumindest einen ersten Sensor (200) zum Feststellen eines ersten Parameterwertes eines von dem Kompressor (500) angesaugten Kühlmittels, einen zweiten Sensor (300) zum Feststellen eines zweiten Parameterwertes des von dem Kompressor komprimierten und ausströmenden Kühlmittels, einen Parametermeßteil (100-1) zum Umwandeln der vom ersten und zweiten Sensor gemessenen Signale in vorgegebene elektrische Signale, einen Rechnerteil (100-2) zum Erzeugen eines Ausgangs mit einer vorgegebenen Frequenz, basierend auf den elektrischen Signalen von dem Parametermeßteil, eine Ansteuerschaltung (100-3) zum Erzeugen eines Steuersignals in Übereinstimmung mit einem von dem Rechnerteil gelieferten Ausgang, Schaltelemente (TR1, TR2^, die von der Ancteuerschaltung ein- und ausgeschaltet werden, einen Transformator (400) zur Lieferung eines Ausgangssignals von den Schaltelemen-

ORiGINAL !NSPECTtD

ten und eines Wechselstroms im Wechselstrombetrieb umfaßt, ferner einen Schaltunterbrecherkreis (143) für die Betriebsunterbrechung der Schaltelemente, eine Temperatureinstelleinrichtung (1000) zum Feststellen der Temperatur eines durch das Kühlmittel gekühlten Gegenstandes, einen Temperaturkomparator (110) zum Erzeugen eines Steuersignals, basierend auf einem von der Temperatureinstelleinrichtung gemessenen Temperatursignal, einen Wechselstromsensor (112) zum Feststellen des Beginns des Wechselstrombetriebs, eine Ableitschaltung (113) für Stromstöße zum Überwachen einer Gleichspannung für die Gleichstromversorgung der Schaltelemente und eine Meßschaltung (74) für Überlaststrom zum Feststellen von durch die Schaltelemente gelieferten überlaststrom, und daß die Schaltelemente, ansprechend auf den Ausgang des Temperatur-Komparators, des Wechselstromsensors und des Überlaststromsensors über den Schaltunterbrecherkreis, abschalten, während der Kompressor (500) durch Ein- und Ausschalten der Schaltelemente angetrieben wird und die Größe des Schwingungshubs in dem Vibrationskompressor durch die Steuerung der Schaltelemente, basierend auf dem Ausgang der Ableitschaltung für Stromstöße, gesteuert wird.

INSFECTED