DE3616149C2

DE3616149C2 -

Info

Publication number: DE3616149C2
Application number: DE3616149A
Authority: DE
Inventors: Naoki Akazawa; Kazuhiko Nishi; Naoya Kawakami; Yoshiaki Fujisawa; Noriyoshi Gunma Jp Yamada
Original assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Current assignee: Sawafuji Electric Co Ltd
Priority date: 1985-05-16
Filing date: 1986-05-14
Publication date: 1989-10-05
Also published as: DE3616149A1; US4706470A

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung in einer mit einem Schwingkompressor betriebenen Kältemaschine mit den Merk malen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine Kühlanlage bzw. eine Kältemaschine, bei der die Kühlung unter Verwendung eines Schwingkompressors erfolgt, der gasförmigen Kältemittel komprimiert und ein Verdampfen des verflüs sigten Kältemittels unter Ausnutzung der Verdampfungswärme zur Küh lung bewirkt, ist bekannt. Für diesen Zweck wird im allgemeinen ein Schwingkompressor der folgenden Typen verwendet: eine Aus führungsform arbeitet mit Ferritmagneten, um eine hohe Koerzitiv kraft aufrechtzuerhalten, eine weitere Ausführungsform verwendet Magnete aus Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierungen, um eine hohe Restmagnetflußdichte aufrechtzuerhalten, und eine weiter Aus führungsform verwendet eine Kombination von Ferriten und Al-Ni- Co-Magneten, um die Vorteile beider Magnetarten zu erlangen und die Magneteigenschaften des Kompressors insgesamt zu verbessern.

Es ist bereits eine Regeleinrichtung der eingangs be schriebenen Art bekannt (DE-OS 29 30 262), bei der der Schwing kompressor so ausgelegt ist, daß er eine Resonanz zwischen der Eigenfrequenz des mechanischen Systems, bestimmt durch den Elastizitätskoeffizienten des Kältemittelgases, die Federkonstan te der Resonanzfeder usw. und der Frequenz des elektrischen Systems, das das mechanische System antreibt, wenn immer möglich, aufrechterhält. Mit Hilfe der bekannten Regeleinrichtung für einen Schwingkompressor soll eine Zerstörung des Ventilgehäuses durch einen vergrößerten Kolbenhub im Schwingkompressor bei Ar beiten in extrem niedriger Umgebungstemperatur verhindert werden, der Verlust an elektrischer Energie reduziert und die Kältema schine bei sehr niedrigen Betriebstemperaturen umgehend in den betriebslosen Zustand gebracht werden. Es ist eine Phasenan schnittsteuerung vorgesehen, welche die Halbwellen der von der Ansteuerschaltung erzeugten und an den Schwingkompressor abge gebenen Rechteckspannung erniedrigt. Es wird also der Kolbenhub des Schwingkompressors durch Regelung der Phase der Wechselspan nung, die dem Schwingkompressor zugeführt wird, in Übereinstim mung mit dem Absinken der Umgebungstemperatur der Kältemaschine und/oder der Verdampfertemperatur vermindert. Der Schaltungsauf bau dieser bekannten Anordnung ist verhältnismäßig kompliziert, und die Anpassung an andere lokale Gegebenheiten schwierig.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei einer Regeleinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 be schriebenen Art den schaltungstechnischen Aufwand der Regeleinrichtung zu vereinfachen und ihre Anpas sung an lokale Gegebenheiten zu erleichtern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des kennzeich nenden Teils des Anspruchs 1.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung zur Betriebssteuerung eines Schwingkompressors ist von einfachem Aufbau und maximaler Wirksamkeit, da die Frequenz eines dem Schwingkompressor zuge führten Wechselstroms mit der Temperatur eines von dem Schwing kompressor angesaugten und aus diesem ausströmenden Kältemittels in Beziehung gesetzt wird.

Der Aufbau ist nicht nur einfach, sondern es läßt sich auch durch die angegebene Anordnung mit den beiden Sensoren eine An passung an die verschiedensten Verhältnisse ohne weiteres durch führen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 6.

Vorzugsweise ist die Regeleinrichtung so ausgebildet, daß für den wahlweisen Betrieb des Schwingkompressors mit Gleichstrom oder mit Netzwechselstrom ein Stromsensor vorgesehen ist, welcher die Anwesenheit von Netzwechselstrom feststellt und welcher mit seinem Ausgangssignal ein Wechselstromrelais sowie ein Gleich stromrelais ansteuert und bei Anwesenheit von Netzwechselstrom das Wechselstromrelais schließt und das Gleichstromrelais öffnet und umgekehrt. Diese Regeleinrichtung ermöglicht den Betrieb eines Schwingkompressors mit einer Gleichstromquelle für Kälte maschinen in Wagen bzw. Autos, wobei bei Abfall der Spannung der Batterie unter einen vorgegebenen Pegel die Versorgung des Steuerteils mit Gleichstrom unterbrochen und bei Anwesenheit von Netzwechselstrom die Versorgung des Steuerteils durch Wechsel strom vorgenommen wird.

Die Regeleinrichtung kann ferner so ausgestattet sein, daß sie eine erste Schutzschaltung besitzt, welche die den Schwing kompressor mit Strom versorgenden Schaltelemente überwacht und den Strom durch diese Schaltelemente abschaltet, sobald dieser zu groß wird. Auf diese Weise kann die Zerstörung von Schaltelemen ten, insbesondere Schalttransistoren, verhindert werden. Bei in duktiver Ansteuerung des Schwingkompressors mit einem Transforma tor kann vorzugsweise eine zweite Schutzschaltung vorgesehen sein, welche induzierte Überspannungen ableitet, die an den den Schwingkompressor mit Strom versorgenden Schaltelementen auftre ten. Dadurch ergibt sich ein besonderer Schutz für die den Schwingkompressor mit Strom versorgenden Schaltelemente.

Es kann ferner eine dritte Schutzschaltung vorgesehen sein, die durch die Phasenanschnittsteuerung festgelegte Impulsbreite der dem Schwingkompressor zugeführten Rechteckspannung derart steuert, daß die Spannungsschwankungen der Gleichstromquelle aus geglichen werden. Damit läßt sich die Regelung des Schwingkom pressors weiter verbessern.

Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren am Eingang und am Ausgang des Schwingkompres sors anstelle der Kältemitteltemperatur den Druck des Kältemit tels registrieren und daß der Rechner die Kompressibilitäten des Kältemittels aus einem empirisch ermittelten, tabellarisch abge legten Zusammenhang zwischen Druck und Kompressibilität des Kältemittels abliest.

Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schwing kompressor, der durch eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung gesteuert wird,

Fig. 2 ein Schaltdiagramm einer herkömmlichen Einrichtung zum Steuern des Betriebs eines Schwingkom pressors,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm zum Erläutern der Wir kungsweise des Systems für die Betriebssteuerung eines Schwingkompressors, der gemäß Fig. 2 gesteuert wird,

Fig. 4 ein Schaltdiagramm einer herkömmlichen Unterdrückungsschaltung für Überspannung von an Bord von Autos befindlichen Kühlapparaturen,

Fig. 5 ein Schaltdiagramm einer Regeleinrichtung zum Steuern des Betriebs eines Schwingkompressors nach der Erfindung,

Fig. 6 ein Schaltdiagramm des Aufbaus der we sentlichen Teile der Ausführungsform nach Fig. 5,

Fig. 7 in einem Diagramm den Zusammenhang zwi schen dem Druck und der Temperatur des Kühlmittels,

Fig. 8 ein Diagramm mit Einzelheiten einer Aus führungsform der Regeleinrichtung für den Betrieb von Kraftfahrzeug-Kühlanlagen, bei denen die Erfindung eingesetzt wird,

Fig. 9 die peripheren Schaltkreise einer Regel einrichtung nach der Erfindung,

Fig. 10 ein Diagramm der Arbeitsspannungsverläufe zur Erläuterung der Betriebsweise der in Fig. 9 dargestell ten Schaltungen,

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

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel der Regeleinrichtung zum Schutz eines Schwingkompressors gemäß der Erfindung,

Fig. 14 ein Diagramm der Arbeitsspannungsverläufe zur Erläuterung der Betriebsweise der in den Fig. 13 und 15 dargestellten Ausführungsbeispiele,

Fig. 15 eine andere Ausführungsform des Steuer teils nach der Erfindung,

Fig. 16 eine Ausführungsform für die Leistungs umschaltung des Steuerteils nach der Erfindung,

Fig. 17 eine Ausführungsform für die Gleich stromversorgung des Steuerteils nach der Erfindung,

Fig. 18 ein Detail zur Erläuterung einer Aus führungsform der Erfindung, die in Verbindung mit der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform verwendet wird,

Fig. 19 eine Ausführungsform zur Unterdrückung der Überspannung des Steuerteils nach der Erfindung,

Fig. 20 eine weitere Ausführungsform der Regeleinrichtung zur Steuerung des Betriebs des Schwingkompressors nach der Erfindung, und

Fig. 21 ein Diagramm des Aufbaus der wesentli chen Teile der in Fig. 20 gezeigten Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Schwingkompres sors, der eine Kombination von Ferrit- und Alnico- Magneten verwendet und der durch eine Regeleinrichtung nach der Erfindung gesteuert wird. Im folgenden wird der Aufbau und die Betriebsweise dieser Bauart eines Schwing kompressors beschrieben.

Der Schwingkompressor 500 enthält einen Kompres sorschwinger 3, der durch Federn 4 und 5 in einem geschlosse nen zylindrische Behälter 2, bestehend aus einem Zylin der 2 a und Abdeckplatten 2 b und 2 c, welche die beiden offenen Enden des Zylinders 2 a abschließen, elastisch abgestützt ist. 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 7 a ist so ausgestaltet, daß es von einem Bodenstück 7 b abgeschlossen ist. Das andere Ende des Jochs 7, nämlich das untere Ende des Zylinders 7 a wird von dem Schließ teil 8 abgeschlossen, das während des Zusammenbaus in stalliert wird. In dem aus dem Joch 7 und dem Schließ teil 8 bestehenden Gehäuse 6 befinden sich zwei Arten von Permanentmagneten, d. h. 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 Kompres sors ist größer als die Axiallänge eines Polstücks 13, das an einem inneren Eisenkern 40 angeformt ist, um einen gleichmäßigenMagnetfluß in einem kreisförmigen Magnetspalt 14 sicherzustellen. Mit Hilfe der Per manentmagneten 11 und 12 wird durch den Zylinder 7 a, das Bodenstück 7 b, den inneren Eisenkern 40 und den zylindrischen Polstück 13 ein Magnetpfad gebildet. In nerhalb des Magnetspalts 14, gebildet durch den Zylin der 7 a, das Bodenstück 7 b und den inneren Eisenkern 40 befindet sich eine elektromagnetische Spule, nämlich eine Antriebsspule 16, die durch ein mechanisches Schwingsystem über Resonanzfedern 20 und 21 schwin gungsfähig abgestützt ist. Ein Kolben 18 ist mit der Antriebsspule 16 über ein Spulenstützteil 17 integriert verbunden.

Ein Ausführungsbeispiel einer Regeleinrichtung für den Betrieb eines Schwingkompressors, wie voran stehend schon erwähnt wurde, in ist in Fig. 2 dargestellt. Der Schwingkompressor 500 wird so gesteuert, daß er im Resonanzzustand betrieben wird, d. h. bei Maximal frequenz, indem eine Antriebsspannung V abwechselnd an die Primärwicklungen, die unterschiedliche Polaritäten besitzen, eines Transformators 400, durch abwechselndes Schalten von Schalttransistoren TR₁ und TR₂ angelegt wird. Um dies zu erreichen, werden die Schalttransisto ren TR₁ und TR₂ abwechselnd in einen leitenden oder nichtleitenden Zustand durch einen in Fig. 3 gezeigten Stromverlauf geschaltet, und die Schaltfrequenz wird so gesteuert, daß sie mit der Resonanzfrequenz des Schwingkompressors 500 übereinstimmt. Im einzelnen bedeutet dies, daß ein Basisstrom I _B abwechselnd von einer Antriebsgenerator 2000, gezeigt in Fig. 2, zu den Basen der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ geführt wird, so daß ein Kollektorstrom I _C, gezeigt in Fig. 3, ge schaltet werden kann. Dies bedeutet, daß eine Antriebs leistung mit einer gewünschten Frequenz erhalten wird, wenn die Schalttransistoren TR₁ und TR₂ abwechselnd in einen leitenden oder nichhtleitenden Zustand geschaltet werden, indem der Basisstrom I _B mit einer trapezförmi gen Wellenform, wie sie durch (1) bis (3) in der Zeichnung gezeigt ist, zugeführt wird, als eine Strom wellenform, die durch Multiplikation von I _B durch einen Stromverstärkungsfaktor "h _FE" erhalten wird, um die Bedingung:

I _C h _FE × I _B

in den Punkten P₁ bis P₃ in der Zeichnung zu erfüllen. Wie voranstehend erwähnt wurde, wird die herkömmliche Ausführungsform des Schwingkompressors 500 mit einer Antriebsleistung betrieben, die eine Frequenz besitzt, die mit der Resonanzfrequenz des Kompressors 500 über einstimmt.

In der herkömmlichen Steuermethode wird der Strom zu dem Schwingkompressor 500 so gesteuert, daß die Schalttransistoren in einen leitenden oder nichtlei tenden Zustand gemäß der Bedingung I _C h _FE × I _B ge schaltet werden, wobei dann jedoch folgende Probleme auftreten. Als erstes sind die Signale, die zum Einstel len des Zeitpunktes zum Schalten der Schalttransistoren in einen leitenden oder nichtleitenden Zustand den un günstigen Einflüssen von Welligkeiten ausgesetzt, was zu Fluktuationen im Zeitablauf des Schaltvorgangs führt.

Da zweitens die Zeit, um einen Schaltransistor in einen nichtleitenden Zustand, wie in Fig. 3 dargestellt zu bringen, durch den Stromverstärkungsfak tor "h _FE" für den Transistor verändert werden kann, müssen die Werte des Stromverstärkungsfaktors für beide Transistoren untereinander übereinstimmen. Des weiteren liegt ein anderes Problem darin, daß es schwierig ist, den Schwingkompressor 500 stets mit maximaler Wirksamkeit zu betreiben, und zwar aufgrund der Schwankung des Strom verrstärkungsfaktors "h _FE" infolge von Temperaturände rungen sekulären Änderungen und dergleichen.

Um diese Probleme zu überwinden, wurde eine Regeleinrichtung entwickelt, in der die Drücke eines Kühlmittels, das von dem Schwingkompressor 500 angesaugt wird bzw. aus dem Kompressor ausströmt, festgestellt werden und bei der die Frequenz der dem Schwingkompressor 500 zu geführten Antriebsleistung, auf der Grundlage der festge stellten Drücke des Kühlmittels, gesteuert wird. Diese Einrichtung erfordert, wie es scheint, die Installation von Drucksensoren, die den Ansaug- und den Ausströmdruck des in den und aus dem Kompressor 500 strömenden Kühlmittels 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 Kraft fahrzeug-Kühlapparates, der einen Schwingkompressor 500 aufweist, der mit einer Antriebskraft betrieben wird, die eine mit der Resonanzfrequenz des Kompressors 500 übereinstimmende Frequenz aufweist. Diese Schaltung hat einen Aufbau, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, zum Schutz der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ vor Überspannungen in folge elektromagnetischer Induktion in dem Transforma tor, bewirkt durch den wechselnden Betrieb, d. h. die Ein-Aus-Operation der Schalttransistoren TR₁ und TR₂. Dazu sind Ableitelemente für die Überspannung, wie bei spielsweise Zweirichtungsvaristoren 77 und 78 parallel zueinander über den Kollektor und Emitter jedes Schalttransistors TR₁ und TR₂ geschaltet, die durch Ausgangssignale Q und einer vorgegebenen Frequenz, erzeugt von einem Antriebsgenerator 2000 gesteuert werden, und des weiteren ist ein Zweirichtungsvaristor 72 über die beiden Enden einer Eingangsgleichstromquelle geschal tet, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Die an den beiden Enden der Eingangsgleichstromquelle beispielsweise auf tretende Überspannung wird durch den Varistor 72 ab sorbiert. Von den durch elektromagnetische Induktion in einem Transformator 400 erzeugten Überspannungen durch die Wirkung der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ wird die in der Wicklung 401 des Transformators 400 durch das Ein-Aus-Schalten des Transistors TR₁ indu zierte Überspannng 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 TR₁ und TR₂ vor Über spannungen. Zusätzlich ist als Maßnahme zum Schutz gegen Überströme, die in den Transistoren TR₁ und TR₂ fließen, eine Detektorschaltung 74 für Überstrom vor gesehen, die Überströme festellt, um die Ausgangssignale Q und des Antriebgenerator 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 Ableit- bzw. absorbierende Elemente für die Überspannung für jeden Schalttransistor vorgesehen. Es ist daher wün schenswert, die Anzahl der Teile für den Schutz von zwei oder mehreren Schalttransistoren vor Überspannun gen zu vermindern und hierfür nur einen einzigen Vari stor vorzusehen.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Steuerung durch Erfassen des angesaugten oder aus dem Schwingkompressor ausströmenden Kühl mittels erfolgt, wobei jeweils die Kühlmitteltemperatur festgestellt wird.

In Fig. 5 besteht ein Steuerteil 100 aus einem Temperaturmeßteil 100-1, einem Rechner 100-2 und einer Ansteuerschaltung 100-3 und liefert Antriebs signale mit einer Frequenz, mit der der Kompressor 500 im Resonanzzustand betrieben wird, und zwar aufgrund der Signale von einem Temperaturfühler (T _s) 200 zum Fest stellen der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des von dem Schwingkompressor 500 angesaugten Kühl mittels und von einem weiteren Temperaturmeßfühler (T _d) 300 zum Feststellen der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des komprimierten und aus dem Schwing 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 Schwingkompressor 500, dem die Antriebs leistung zugeführt wird, die durch die von dem Steuer teil 100 gelieferten Antriebssignale gegeben sind, kom primiert das Kältemittel zu einer Mischung aus gasför migen und flüssigen Kältemittelanteilen, die einem Kon densator 600 zugeführt werden, der bewirkt, daß die Mi schung Wärme für die Verflüssigung abgibt. Das verflüs sigte Kältemittel wird über einen Druckreduzierer 700 einem Verdampfer 800-1 in einem Kühlapparat 800 zugelei tet, in welchem das Kältemittel verdampft, um die Innen seite des Kühlapparats 800 zu kühlen. Das Kältemittel, welches die Verdampfungswärme der Umgebung unter deren Ab kühlung entzieht, wird in dem Schwingkompressor 500 wieder komprimiert. Durch Wiederholung des zuvor be schriebenen geschlossenen Zyklus wird die von dem Ver dampfer 800-1 aufgenommene Wärme in Form von Wärme von dem Kondensator 600 freigesetzt. Im folgenden wird die Betriebsweise des Steuerabschnitts 100 näher beschrie ben.

Der Rechner 100-2 in Fig. 5 ist dafür vorge sehen, eine Spannung zu erzeugen, die der Frequenz entspricht, bei welcher der Kompressor 500 im Resonanz zustand arbeitet, und sie wird gebildet aufgrund der Temperatur die dem Ansaugdruck entspricht und der Temperatur die dem Ausströmdruck entspricht, wobei beide Temperaturen durch den Temperaturmeßteil 100-1 in elektrische Signale um gewandelt werden.

Die Ansteuerschaltung 100-3 ist für die Zuleitung elektrischen Stroms von der Gleichstromquelle V _cc, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, zu den Primärwick lungen des Transformators 400 in einer Rechteckwellen form und in einer alternierenden Schaltform in bezug auf die Wicklungen vorgesehen, die verschiedene Pola ritäten aufweisen, indem den Transistoren TR₁ und TR₂ ein Steuersignal mit einer Frequenz zugeleitet wird, die der von dem Rechner 100-2 ge lieferten Spannung entspricht. 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 Wirksam keit.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 im einzelnen beschrieben, wie die Betriebsweise des Schwingkompressors 500 in einen Resonanzzustand gesteuert wird.

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

Zuerst kann die Resonanzfrequenz des Schwing kompressors 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 be schrieben werden:

K= K₁ × 2 + K _ps + K _pd, (2)

in der K₁ die Federkonstante jeder der den Kolben unter Einschluß des Kompressors 500 abstützenden Federn für beide Seiten, K _ps eine Größe, bestimmt durch das von dem Kompressor 500 angesaugte Kühlmittel und K _pd eine Größe, bestimmt durch das aus dem Kompressor 500 ausströ mende Kühlmittel sind.

Wie aus den obigen Gleichungen (1) und (2) folgt, steigt die Resonanzfrequenz des Schwingkompressors 500 an, wenn der Ansaugdruck für das durch den Schwingkompressor 500 angesaugten Kältemittels und der Ausströmdruck des von dem Schwingkompressor 500 komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels an steigt. Dementsprechend ist es möglich, die Frequenz des dem Schwingkompressor 500 eingespeisten Antriebstroms in der Weise zu steuern, daß die Frequenz in Beziehung zu dem Saugdruck, berechnet aus der Temperatur des von dem Schwingkompressor 500 angesaugten Kältemittels und zu dem Ausströmdruck, be rechnet aus der Temperatur des durch den Schwingkompressor 500 komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels, den Schwingkompressor 500 mit der Resonanzfrequenz zu betrei ben, d. h. mit maximaler Wirksamkeit, ohne das es zu einer Beeinflussung durch die Last des Schwingkompressors 500 kommt, wie es durch die obige Erfindung gegeben ist.

Als nächstes wird die Betriebsweise des Schaltdiagramms nach Fig. 6 beschrieben.

Das Signal der Temperatur T _s des durch den Kom pressor 500 angesaugten Kältemittels, festgestellt durch den Sensor bzw. Temperaturmeßfühler 22 und das Signal der Tempera tur T _d des durch den Kompressor abgegebenen Kältemittels, festgestellt durch den Sensor bzw. Temperaturmeßfühler 300, werden jeweils den positiven Anschlüssen der zugehörigen Ope rationsverstärker im Temperaturmeßteil 100-1 zugeführt, in welchem die Signale auf einen vorgegebenen Pegel ver stärkt werden. Die so verstärkten Signale werden einer weiteren Berechnung zugrundegelegt, um den "K_ps + K _pd"- Wert in Gleichung (2) durch das Widerstandsschaltnetz werk im Rechner 100-2, wie in der Zeichnung ge zeigt, zu erhalten. Die berechneten Signale werden der Ansteuerschaltung 100-3 zugeführt, in der sie in Rechtecksignale einer bestimmten Spannung und Frequenz um gewandelt werden. Die eine bestimmte Spannung und Frequenz aufweisenden recht eckförmigen Signale werden den Transistoren TR₁ und RT₂ zugeführt. Elektrische Ströme, deren Polaritäten sich abwechselnd ändern, werden von der Gleichstromquelle V _cc den Primärwicklungen des Transformators 400 zugeführt. Eine von den Sekundärwicklungen des Transformators 400 erhaltene Wechselspannung wird dem Schwingkompressor 500 zuge leitet. Somit ist es möglich, die Frequenz des Antriebs stromes für den Antrieb des Schwingkomprssors 500 mit maxima ler Wirksamkeit zu steuern, d. h. jederzeit in einem Resonanzzustand, wobei eine Beziehung zu dem durch den Schwingkompressor 500 angesaugten Kältemitteldruck und zu dem Druck des von dem Schwingkompressor 500 komprimierten und aus diesem auusströmenden Kältemittel besteht.

Fig. 7 zeigt ein charakteristisches Temperatur- Druckumwandlungsdiagramm für das Umsetzen der Kühl mitteltemperatur in Druck insbesondere für Freon 12 (R-12) als Kältemittel. In der Zeichnung sind auf der Abszisse die Temperatur in °C und auf der Ordinate der Druck pro Flächeneinheit in Kfa aufgetragen. Unter Zugrundelegung des charakteristi schen Temperatur-Druckumwandlungsdiagramms nach Fig. 7 kann der Kältemitteldruck aus dem Temperaturwert, der jeweils durch die Sensoren 200 und 300, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind, berechnet werden. Als Sensoren 200 und 300 können handelsübliche, kostengünstige und leicht zu installierende Thermi storen, Thermoelemente und andere Bandelemente ein gesetzt werden.

Wie voranstehend beschrieben ist, ermöglicht es die Erfindung den Betrieb des Schwingkompressors mit maximaler Wirksamkeit durch einen einfachen Aufbau unter Verwendung billiger Sensoren bzw. Temperaturmeßelemente zu steuern, indem dem Schwingkompressor ein Antriebsstrom mit einer vorgegebenen Frequenz zugeführt wird, erzeugt auf der Grundlage der Temperatur entsprechend dem ge sättigten Dampfdruck des von dem Schwingkompressor angesaug ten Kältemittels und der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des durch den Schwingkompressor komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels.

Fig. 8 zeigt den detaillierten Aufbau einer Ausfüh rungsform des Steuerteils für einen Schwingkompres sor für Kraftfahrzeug-Kühlapparate, bei dem die Er findung angewandt ist. 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 diesenBauteilen sind in der Zeich nung des weiteren eine Temperatureinstelleinrichtung 1000, ein Verdampfertemperaturvergleicher 110, ein Transformator 111, ein Wechselstromsensor 112, eine Ableitschaltung für Überspannung (zweite Schutzschaltung) 113, eine Detektor schaltung für Überstrom (erste Schutzschaltung) 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 125 vorgesehen.

Die Temperatureinstelleinrichtung 1000 dient zum Einstellen der Innentemperatur des Kühlapparates und zwar durch Einstellen des variablen Widerstands 124.

Der Verdampfertemperaturvergleicher 110 vergleicht elektrisch ein Signal für die Innentemperatur des Kühl apparats, eingestellt durch den variablen Widerstand 124, und ein Signal von dem Temperatursensor 200 zum Feststellen der Temperatur des Verdampfers 800-1 und liefert am Ausgang ein logisches "L" wenn die Tempera tur auf der Seite des Verdampfers 800-1 höher als die Temperatureinstellung gemäß der Temperatureinstellein richtung 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 116 über die UND-Torschaltung 117, um die Versorgung der Transistoren TR₁ und TR₂ mit Gleichstrom zu unterbre chen.

Der Transformator 111 wird verwendet, wenn ein öffentliches Stromnetz mit der Kühlanlage des Kraftfahrzeuges verbunden ist, um die Spannung des öffentlichen Netzes zu senken, die einem Wechselstromsensor 112 zugeleitet wird, der mit der Sekundärwicklung des Transformators 111 verbunden ist, in dem der Strom des öffentlichen Netzes gemessen wird.

Der Wechselstromsensor 112 dient dazu, festzu stellen, ob das öffentliche Stromnetz mit dem Ein gang verbunden ist oder nicht. Liegt an dem Eingang die Spannung des öffentlichen Netzes an, so erzeugt der Wechselstromsensor 112 ein logisches "H", die als ein Haltesignal für die Ansteuerschaltung 100-3 über die ODER-Torschaltung 120 dient, des weiteren werden die Kontakte des Relais 116 zum Unterbrechen der Gleichstromversor gung der Transistoren TR₁ und TR₂ geöffnet. Der Wechsel stromsensor 112 schließt ebenso die Kontakte des Relais 115 über die UND-Torschaltung 118, um den Transformator 400 über das Relais 115 mit Wechselstrom zu versorgen.

Die zweite Schutzschaltung 113 liefert einen Gleichstrom an die Ansteuerschaltung 100-3, nach dem sie Überspannungen in der Gleichspannungsversorgung festge stellt hat und erzeugt ein logisches "H", wenn die Eingangsgleichspannung höher als ein vorgegebener Pegel ist. Das logische "H" bewirkt, daß die Ansteuer schaltung 100-3 den Ausgang der Transistoren TR₁ und TR₂ über die ODER-Schaltung 119 steuert, um so den Hub des Kompressors 500 zu regeln.

Die erste Schutzschaltung 114 stellt zu sammen mit dem Nebenschluß 125 einen durch die Transi storen TR₁ und TR₂ fließenden Überstrom fest. Falls sie einen Überstrom feststellt, liefert sie an die Ansteuerschaltung 100-3 ein Ausgangsverriegelungssignal, das den Betrieb der Transistoren TR₁ und TR₂ stoppt und somit die Zerstö rung der Transistoren verhindert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 erläutert.

Fig. 9 umfaßt einen Schaltsteuerkreis IC 3000, einen Oszillator 52, einen Komparator 53, einen Kon densator 54, einen Anschluß 55, einen mit niedriger Geschwindigkeit betriebenen Komparator 56 und Transi storen 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 54 und der Komparator 56 bilden einen Teil der Ansteuer schaltung 100-3 in Fig. 8.

Wenn die rechteckförmige Spannung mit einer her kömmlichen 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 Sägezahn spannung mit der herkömmlichen Frequenz an dem negati ven Eingangsanschluß des Komparators 56 gleichfalls anliegt. Des weiteren wird die phasensteuernde Span nung E, auf der die Leistung der Ausgangswellenform beruht, an den positiven Eingangsanschluß des Kompara tors 56 angelegt. Daraus folgt, daß zu dem Zeitpunkt T₁, wenn die Sägezahnspannung, die am negativen Eingangsan schluß 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 54 Null wird, wird der Ausgang des Komparators 56 wieder von "L" nach "H" geändert. Des weiteren wird der Aus gang des Komparators 56 von "H" nach "L" zum Zeitpunkt T₃ des nächsten Zyklus geändert, wenn die Sägezahnspan nung höher als die phasensteuernde Spannung E wird. Auf diese Weise bleibt während der Perioden T₀-T₁, T₂-T₃ und T₄-T₅ die den Kondensator 54 ladende Sägezahnspannung niedriger als die phasensteuernde Spannung E, wobei der Ausgang des Komparators 56 auf "L" gehalten wird. Umgekehrt gilt, daß während der Perioden T₁-T₂, T₃-T₄ und T₅-T₆, 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 "H" nach "L" zu den Zeitpunkten T₁, T₃ und T₅ ändert.

Der Verlauf des Ausgangs des Komparators 53 ist in Fig. 10 dargestellt, wobei die Ausgangsspannung des Komparators 56 mit der Sägezahnspannung, die den Kon densator 54 lädt, verglichen wird, und es ist ersicht lich, daß sich die an den negativen Eingangsanschluß des Komparators 53 anlegende Spannung plötzlich von "H" nach "L" zu den Zeitpunkten T₁, T₃ und T₅ ändert. Dieses Verhalten macht es schwierig, Fehlfunktionen während der Anstiegszeit des Ausgangssignals des Kompa rators 53 zu bewirken.

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

In Kraftfahrzeug-Kühlapparaten, die einen Antriebs strom verwenden, der die gleiche Frequenz hat, wie die Resonanzfre quenz des Schwingkompressors, wird im allge meinen 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 elektrischenSystems erforderlich wird. Ein Überstromschutz, der aus einer Sicherung oder einem Schltungsunterbrecher besteht, bringt stets den Austausch oder die Neueinstellung dieser Schutz einrichtung mit sich, sobald diese ihren Zweck erfüllt hat. Dies macht es notwendig, die Stelle der Installa tion der Sicherung oder des Schaltungsunterbrechers sorgfältig auszuwählen, um deren Ersatz bzw. Neuein stellung zu ermöglichen, was im allgemeinen zu einer komplizierten Verdrahtung des Hauptstromkreises führt.

Bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird eine schnell ansprechende elektronische Schaltung verwendet, die sofort die Schwingung des Steuerteils, der den Strom an den Schwingkompressor 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 beson deren berücksichtigt werden muß.

Einzelheiten der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung werden ferner unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben.

Mit den Bezugszahlen 400 und 500, den Bezugszeichen TR₁ und TR₂ sind die gleichen Bauteile, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, in Fig. 11 belegt. Die Schal tung umfaßt einen Oszillator 142, einen Schaltunter brecherkreis 143, einen Komparator 144, UND-Torschal tungen 145 und 146, einen Inverter 147, eine Referenz stromversorgung 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 des Oszillators 142 und den Schalt transistor TR₁ und TR₂ geschaltet. Der Schaltunterbre cherkreis 143 besteht aus dem Komparator 144 für den Vergleich der Spannung der Referenzversorgungsquelle 148 mit der Spannung, die über dem Nebenschlußwiderstand 149 als ein Strommeßelement auftritt, des weiteren den In verter 147 und die UND-Torschaltungen 145 und 146.

Mit der Annahme, daß der in dem Transistor TR₁ oder TR₂ fließende Strom aus irgendeinem Grund ansteigt, er höht sich die über den Nebenschlußwiderstand 149 auf tretende 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" am 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- Torschhaltungen 145 und 146 an. Daraus folgt, daß beide UND-Torschaltungen 145 und 146 ein logisches "L" als Ausgang aufweisen, wodurch der Betrieb der Schalttransi storen TR₁ und TR₂ unterbrochen wird. Somit wird die Stromversorgung des Schwingkompressors 500 unterbrochen, so daß dieser anhält.

Anstelle des Nebenschlußwiderstands 149 kann ein Stromtransformator als Strommeßelement eingesetzt werden. Es ist selbstverständlich, daß ein solcher Stromtransfor mator 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 Strom meßelement anstelle des Nebenschlußwiderstands 149 zu verwenden, wobei die Widerstandskomponente der Sicherung das Meßelement bildet und die Spannung über der Siche rung mit der Spannung der Bezugsstromversorgung 148 ver glichen wird. Für diesen Fall gilt, daß bei einem An stieg des in der Sicherung fließenden Stroms der Wider standswert derselben mit dem Temperaturanstieg sich er höht, 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 vorher sehbaren Grund in Aktion tritt.

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

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der An triebsstrom für den Antrieb eines Schwingkompressors im allgemeinen ein Temperaturrückkopplungssystem ent hält, mit einem Temperaturmeßelement im Kondenser, wie voranstehend ausgeführt ist, bezieht sich die erfindungsgemäße Regeleinrichtung auch auf die Temperaturfeststellung durch das Temperatur meßelement zum Schutz des Schwingkompressors vor einem Betrieb in einer extrem niedrigen Umgebungstemperatur.

Im folgenden wird unter Bezugsnahme 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 der Steuerteil 100 einen Temperatur-Spannungswandler 151.

Der Temperatursensor 300 zum Messen der Tempera tur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des durch den Schwingkompressor 500 komprimierten und aus diesem aus strömenden Kältemittels ist beispielsweise ein Thermi stor und ist in dem Kondenser 600 installiert. Der Temperatursensor 300 ist der gleiche, wie er im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben wurde, und das durch den Temperatursensor 300 festgestellte Temperatursi gnal wird durch den Temperatur-Spannungswandler 151 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Somit wird die durch den Temperatursensor 300 festgestellte Tempe ratur in das elektrische Signal durch den Temperatur- Spannungswandler 151 im Temperaturmeßteil 100-1 umge wandelt, der dem Temperatursensor 300 zugeordnet ist. Das resultierende elektrische Signal wird der Ansteuer schaltung 100-3 über die ODER-Torschaltung 119 als ein Ausgangsspannungssteuersignal zum Steuern der Ansteuer schaltung 100-3 zugeführt und bewirkt das Anhalten der Ansteuerschaltung 100-3 bei einer extrem niedrigen Um gebungstemperatur.

Der Ansteuerschaltung 100-3 wird ein Frequenzsteuer signal von dem Rechnerteil 100-2 zugeführt. Das Frequenz steuersignal hat eine Spannung entsprechend einer Fre quenz, bei welcher der Schwingkompressor 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 Temperatursensor 200 und der Temperatur, korrespon dierend zu dem Ausströmdruck, festgestellt durch den Temperatursensor 300, berechnet wird. Somit werden die Frequenzen des Ausgangs Q und der Ansteuerschal tung 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 Ansgänge der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ gesteuert bzw. reduziert werden, wenn die Umgebungstemperatur absinkt, durch das in die Ansteuerschaltung 100-3 ein gespeiste Ausgangsspannungssteuersignal. Falls die Kraftfahrzeug-Kühlapparatur den Betrieb bei einer extrem niedrigen Umgebungstemperatur aufnimmt, bewirkt die Ansteuerschaltung 100-3 einen Stopp infolge der durch den Temperatursensor 300 gemessenen extrem niedrigen Temperatur, und daraus resultiert, daß die Ausgänge Q und keine Signale liefern, wodurch der Betrieb der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ unterbro chen wird. Somit wird der Betrieb des Schwingkompressors 500 angehalten und ein Schaden von dem Ventil infolge eines Überhubs des Schwingkompressors in einer extrem niedri gen Umgebungstemperatur abgewandt.

Ein anderes, mit der herkömmlichen Bauweise eines Schwingkompressors verbundenes Problem besteht darin, daß eine extrem hohe Eingangsgleichspannung für den Steuerteil in der Betriebssteuereinrichtung für den Schwingkompressor zu einem Überhub des Kompres sors führen kann, durch den das Kompressorventil be schädigt wird.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung 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.

Dazu wird im folgenden auf Fig. 13 Bezug genommen, die den Aufbau eines derartigen Steuerteils 100 dar stellt sowie auf Fig. 14, die verschiedene Wellenform diagramme 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 be schrieben wurden, belegt. Des weiteren umfaßt der Steuerteil 100 einen Schaltsteuerkreis 172, eine Pegel umwandlungschaltung 173, einen Komparator 174, UND-Tor schaltungen 175 und 176, Wiederstände 177 und 178, und Kondensatoren 179 und 180.

Der Schaltsteuerkreis 172 entspricht der Ansteuer schaltung 100-3 in Fig. 5. Die UND-Torschaltungen 175 und 176 sind zwischen den Ausgängen Q und des Schalt steuerkreises 172 und den Schalttransistoren TR₁ und TR₂ 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 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 Kompara tors 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 Eingangsan schluß des Komparators 174 zugeleitete Spannung von e₀ nach e₁ (e₁ < e₀). Da die den Kondensator 180 aufla dende Sägezahnspannung am positiven Eingangsanschluß des Komparators 174 anliegt, wird die Zeitspanne, in welcher der Komparator 174 eine logische "H" ausgibt, von T₀ auf T₁ reduziert (T₀ < T₁), wie Fig. 14 zeigt. Der Ausgang des Komparators 174 dient als ein Torsi gnal für die UND-Torschaltungen 175 und 176, wobei die Dauer der Ausgänge der UND-Torschaltungen 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 Schwingkompressors 500 unerwünscht stark ansteigt und es somit zu einer Beschädigung des Ventils des Schwingkompressors 500 kommt.

Umgekehrt gilt, daß bei einem Absinken der Eingangs gleichspannung die Phasensteuerung so beeinflußt wird, daß die Zeitspanne ansteigt, in der die Schalttransi storen TR₁ und TR₂ eingeschaltet sind.

Der Schwingkompressor wird im allgemeinen so betrieben, daß die natürliche Frequenz des mechani schen Systems, bestimmt durch den Elastizitätskoeffi zienten 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 an treibt. 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 Resonanz zustand aufrechtzuerhalten, woraus sich ein unerwünscht hoher Anstieg des Kolbenhubs des Schwingkompressors ergibt.

Die phasensteuernde Einrichtung, die in der Regel einrichtung des Kraftfahrzeug-Kühlapparats nach der Er findung vorhanden ist, ist so ausgelegt, daß sie die Umgebungstemperatur in dem Kraftfahrzeug-Kühlapparat feststellt und das an die Schalttransistoren im Steuerteil angelegte Steuersignal für die Zufuhr eines Antriebsstroms zu dem Schwingkompressor in Übereinstimmung mit der festgestellten Temperatur steuert, um die dem Schwingkompressor von dem Steuerteil in Übereinstimmung mit der festgestellten Temperatur zugeführte Antriebsspan nung zu ändern.

Fig. 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 Bezugs zeichen TR₁ und TR₂ entsprechen den gleichen Bauteilen, die in Fig. 5 gezeigt und voranstehend schon beschrie ben sind. Der Steuerteil 100 umfaßt des weiteren einen Schaltsteuerkreis 172, die Pegelumwandlungsschaltung 173, einen Komparator 174, UND-Torschaltungen 175 und 176, Widerstände 177, 178 und 182, einen Kondensator 180 und einen Verstärker 181.

Der Schaltsteuerkreis 172 entspricht der Ansteuer schaltung 100-3, die in Fig. 5 dargestellt ist. Die UND-Torschaltungen 175 und 176 sind zwischen den Aus gängen Q und des Schaltsteuerkreises 172 und den Schalttransistoren TR₁ und TR₂ geschaltet. Je ein Ein gang jeder UND-Torschaltung 175 und 176 ist mit dem Ausgang des Komparators 174 verbunden, und der Konden sator 180 ist an den positiven Eingangsanschluß des Komparators 174 angeschlossen. Wird der Kondensator 180 durch die Ausgangsspannung des Schaltsteuerkreises 172 geladen, so liegt eine Sägezahnspannung, wie in Fig. 14 dargestellt, als Eingang am Kondensator 180 an und somit an dem positiven Eingangsanschluß des Kompara tors 174. Der negative Eingangsanschluß des Kompara tors 174 ist mit dem Ausgang, einem Punkt B, der Pegelumwandlungsschaltung 173 verbunden. Die Pegelumwandlungsschaltung 173 umfaßt den Verstärker 181, die Widerstände 177, 178 und 182 und verstärkt die in dem Temperatursensor 300 erzeugte Spannung auf einen geeigneten Pegel und erzeugt die an dem negativen Eingangsanschluß des Komparators 174 anlie gende Bezugsspannung. Der Temperaturmeßfühler bzw. -sensor 300 ist z. B. ein Thermistor zum Feststellen der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des aus dem Schwingkompressor 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 Fest stellen der Temperatur entsprechend dem gesättigten Dampfdruck des von dem Schwingkompressor 500 komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels, wie gleichfalls unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert wurde. Dement sprechend mißt der Temperatursensor 300 die Umgebungs temperatur in der Kraftfahrzeug-Kühlanlage, und der Ausgang der Pegelumwandlungsschaltung 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 Pegel umwandlungsschaltung 173, d. h. die Bezugsspannung im Punkt B von der vorgegebenen Bezugsspannung e₀ zu e₁ (e₁ < e₀). 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 T₀ auf T₁ verringert wird (T₀ < T₁), wie dies in Fig. 14 gezeigt ist. Da der Ausgang des Komparators 174 als ein Torsi gnal 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 TR₁ und TR₂ mit diesen Signalen mit verminderter Zeitdauer, wird die Phasensteuerung so bewerkstelligt, daß die Dauer ver ringert wird, in der die Schalttransistoren TR₁ und TR₂ eingeschaltet sind. Auf diese Weise wird die An triebsspannung für die Leistungszuführ zu dem Kompres sor 500 über den Transformator 400 abgesenkt und eine Steuerung in der Weise bewirkt, daß der Hub des Schwingkom pressors 500 zu dessem Schutz verkleinert wird.

Umgekehrt gilt, falls die durch den Temperatursen sor 300 festgestellte Temperatur ansteigt, daß die Pha sensteuerung so beeinflußt wird, daß die Zeitspanne an steigt, in der die Schalttransistoren TR₁ und TR₂ geöff net sind. Somit wird die Antriebsspannung für den Antrieb des Schwingkompressors 500 erhöht.

Bei der herkömmlichen Bauart eines Kraftfahrzeug- Kühlapparats, bei dem der Schwingkompressor 500 durch einen Antriebsstrom angetrieben wird, der die gleiche Frequenz wie die Resonanzfrequenz des Kompres sors 500 besitzt, wird ein Leistungsschalter nur vor gesehen, um die Stromzufuhrleitung zu schließen oder zu unterbrechen. Dies macht es erforderlich, daß der Leistungs schalter an einer Stelle installiert wird, die von außerhalb leicht erreicht werden kann, was zu einer zusätzlichen Verdrahtung der Stromleitung führt, ver bunden mit unerwünschtem Spannungsabfall und zusätzli chem Leistungsverbrauch. Das Schließen oder Unterbre chen der Leitung wird zu einem Abtrag an den Schaltkon takten. Dieser zusammen mit der Verwendung von Wechsel strom macht es notwendig, eine große Kapazität und einen Schalter für eine hohe Arbeitsspannung zu ver wenden.

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

Fig. 16 zeigt einen Steuerteil der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung 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 TR₁ und TR₂ die entsprechend gleichen Bauelemente wie in Fig. 5 belegt. Die Bezugsziffern 110, 120, 117, 120, 121 und 125 bezeichnen die entsprechenden Teile, die in Fig. 8 gezeigt sind. Des weiteren enthält der Schaltteil 100 einen Schaltunterbrecherkreis 153 und einen Lei stungsschaler 152.

Der Schaltunterbrecherkreis 153 umfaßt den Ver dampfertemperaturkomparator 110, die ODER-Torschaltung 120 und den Leistungsschalter 152. Die abwechselnd er zeugten Ausgänge Q und bei einer bestimmten Resonanz frequenz durch die Ansteuerschaltung 100-3 werden durch einen logischen "H"-Ausgang des Schaltunterbrecherkrei ses 153 zu der Ansteuerschaltung 100-3 unterbrochen.

Wie zuvor beschrieben, vergleicht der Verdampfer temperaturkomparator 110 elektrisch die Innentempera tureinstellung des Kühlapparats, eingestellt durch die Temperatureinstelleinrichtung 1000 mit dem Signal von T _s, bei dem es sich um die Temperatur auf der Verdampfer seite handelt, und wenn die Temperatur auf der Verdampfer seite niedriger als die Innentemperatureinstellung der Kühlanlage ist, wird ein logisches "L" über eine UND- Torschaltung innerhalb des Verdampfertemperaturkompara tors 110 ausgegeben, wie später noch näher beschrieben wird. Die logische "L" von dem Verdampfertemperatur komparator 110 wirkt als ein Haltesignal für die An steuerschaltung 100-3 über die ODER-Torschaltung 120, und zur gleichen Zeit wird die UND-Torschaltung 117 entregt, um die Gleichspannungsversorgung zu den Schalttransistoren TR₁ und TR₂ zu unterbrechen. Ist der Leistungsschalter 152 geöffnet, so wird die logische "H" in die UND-Torschaltung innerhalb des Verdampfer temperaturkomparators 110 eingespeist, und der Steuer teil 100 schaltet den Leistungsschalter 152 ein und aus, basierend auf dem Signal von der Temperatureinstellein richtung 1000. Ist der Leistungsschalter 152 einge schaltet, so wird die logische "L" in die UND-Torschal tung innerhalb des Verdampfertemperaturkomparators 110 eingespeist und von dieser wieder ausgegeben. Somit ist die logische "L" zugleich Ausgang des Verdampfertempera turkomparators 110. Wie zuvor beschrieben, dient die logische "L" als ein Haltesignal für die Ansteuer schaltung 100-3 und unterbricht die Gleichspannungs versorgung zu den Schalttransistoren TR₁ und TR₂. Auf 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 der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung im Zusammenwirken mit der Gleichstromversorgung. Dieser Steuerteil ist so aufgebaut, daß bei einem Absinken der anliegenden Gleichspannung, die von einer Batterie ge liefert wird, und einem vorgegebenen Spannungspegel der Steuerteil ein Batterieüberwachungssignal empfängt, das eine Batterieüberwachung ausgibt, wodurch der Ver dampfertemperaturkomparator 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 korres pondieren mit den entsprechenden in Fig. 8 gezeigten Teilen. Des weiteren sind eine Batterieüberwachung 161, eine AUS-Gleichstromschaltung 162 und eine Batterie 163 vorhanden.

Die AUS-Gleichstromschaltung 162 umfaßt die UND- Torschaltung 117 und den Inverter 121, dem eine logi sche "L" vom Wechselstromsensor 112 so lange eingespeist wird, als ein Wechselstrom nicht auftritt. Die logische "L" wird in eine logische "H" in dem Inverter 121 umge wandelt und der UND-Torschaltung 117 eingegeben. Ein Eingang der UND-Torschaltung 117 ist mit dem Ausgang des Verdampfertemperaturkomparators 110 verbunden, und das Gleichstromrelais 116 wird erregt oder entregt, und zwar in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Verdampfertemperaturkomparators 110. Mit anderen Worten bedeutet dies, wenn das Ausgangssignal des Verdampfertemperaturkomparators 110 eine logische "H" ist, daß das Gleichstromrelais 116 über die AUS-Gleich stromschaltung 162 erregt wird, und daraus resultiert, daß ein Gleichstrom den Schalttransistoren TR₁ und TR₂ über den Transformator 400 von der Batterie 163 zuge führt wird. Ist andererseits das Ausgangssignal des Verdampfer temperaturkomparators 110 eine logische "L", so wird das Gleichstromrelais 116 über die AUS-Gleichstrom schaltung 162 entregt, die Gleichstromversorgung der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ durch die Batterie 163 unterbrochen und die Signale Q und von der Ansteuer schaltung 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 Batterieüber wachungssignal an den Steuerteil 100 weiter. Das Batte rieüberwachungssignal wird dem Verdampfertemperaturkom parator 110 im Steuerteil 100 eingespeist.

Wie voranstehend beschrieben, vergleicht der Ver dampfertemperaturkomparator 110 elektrisch die Innen temperatureinstellung der Kühlanlage, eingestellt durch die Temperatureinstelleinrichtung 1000 mit dem Signal von T _s, das ist die Temperatur auf der Seite des Ver dampfers 800-1. Liegt die Temperatur auf der Seite des Verdampfers 800-1 unterhalb der Innentemperatureinstel lung der Kühlanlage, so gibt der Verdampfertemperatur komparator 110 eine logische "L" aus, entregt das Gleich stromrelais 116 über die AUS-Gleichstromschaltung 162, um die Gleichstromversorgung der Schalttransistoren TR₁ und TR₂ zu unterbrechen. Nach dem Empfang eines Batterie überwachungssignals, das anzeigt, daß die Batteriespan nung von der Batterieüberwachung 161 niedriger als eine vorgegebene Spannung ist, gibt der Verdampfertemperatur komparator 110 eine logische "L" als Abschaltsignal aus. Dieses Signal unterbricht die Gleichstromversorung zu den Schalttransistoren TR₁ und TR₂, die abgeschaltet werden, wie dies schon zuvor beschrieben wurde.

Fig. 19 zeigt einen Steuerteil der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung, der eine gegenüber der herkömmlichen Überstrom-Meßschaltung nach Fig. 4 verbesserte Ausführungsform enthält. Dieser Teil ist so aufgebaut, daß ein Ableitelement für Über spannung an Punkten angeschlossen ist, die jedes ab wechselnd betriebene Schaltelement mit jeder Wicklung des Transformators verbinden, um die durch elektroma gnetische 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, 400 und 500 sowie die Bezugszeichen TR₁ und TR₂ 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 voran stehend beschrieben wurden. Des weiteren ist ein Vari stor 97 als ein Element zum Absorbieren der Überspannung vorhanden, und mit den Punkten X und Y verbunden, von denen jeder den Kollektor des entsprechenden Schalt transistors TR₁ bzw. TR₂ mit den Wicklungen 401 und 402 des Transformators 400 verbindet.

Mit der Annahme, daß der Schalttransistor TR₁ bei spielsweise abgeschaltet ist, wird eine Überspannung 2 e, doppelt so groß wie die Eingangsgleichspannung E in der Wicklung 401 des Transformators 400 durch elektromagneti sche Induktion erzeugt. Der Schalttransistor TR₂ ist eingeschaltet, sobald der Schalttransistor TR₁ ausge schaltet ist. Die Spannung zwischen dem Punkt Y und der Kathode des Varistors ist gleich der gesättigten Span nung V _{CE 2} des Transistors TR₂. Dementsprechend ist die durch das Abschalten des Transistors TR₁ erzeugte Über spannung derart, daß bei einem Stromfluß durch den Varistor 79 und den Transistor TR₂ die Spannung über den Varistor 79 gleich V₀ ist und die Spannung zwischen dem Punkt X und der Kathode V₀+V _CE beträgt, wobei die letztere zwischen dem Emitter und dem Kollektor des abgeschalteten Transistors TR₁ anliegt. Dies bedeutet, da V _CE sehr klein und E < V₀ + V _CE ist, die an dem abge schalteten Transistor TR₁ anliegende Überspannung unter drückt ist. Ist andererseits der Transistor TR₂ abge schaltet, tritt genau das gleiche Phänomen auf. Sind beide Transistoren TR₁ und TR₂ eingeschaltet, so liegt eine Spannung E + V₀ + V _CE an. In diesem Fall sind gleichfalls die Transistoren TR₁ und TR₂ vor Zerstörung geschützt, da die Spannung V₀ + V _CE sehr klein ist.

Es ist offensichtlich, daß ein ähnlicher Schutz für die Transistoren TR₁ und TR₂ durch Weglassen des Vari stors 79 und Einstellen der Einschaltspannung des Vari stors 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 der Regel einrichtung für den Betrieb des Schwingkompressors, in welchem der durch einen Drucksensor, anstelle des in der Fig. 5 ge zeigten Temperatursensors, gemessene Druck für die Steue rung des Betriebs des Schwingkompressors durch den Steuerteil 100 verwendet wird.

Fig. 21 zeigt die wesentlichen Teile dieser Aus führungsform, 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 Bezugs zeichen belegt.

In Fig. 20 umfaßt der Steuerteil 100 einen Druck meßfühler 100-1, einen Rechner 100-2 und eine An steuerschaltung 100-3 und liefert ein Antriebssignal mit einer derartigen Frequenz, daß ein Schwingkompressor 500 in Resonanz hierzu betrieben wird, gesteuert durch Signale von einem Drucksensor (P _s) 200 zum Feststellen des Ansaugdruckes des von dem Schwingkompressor 500 angesaugten Kältemittels und einem Drucksensor (P _d) 300 zum Fest stellen des Ausströmdruckes des von dem Schwingkompressor 500 komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels. Der Schwingkompressor 500, der einen Antriebsstrom empfängt, erzeugt durch ein Antriebssignal, geliefert von dem Steuerteil 100, komprimiert ein Kältemittel zu einer Mischung von gasförmigen und flüssigen Kältemittel bestandteilen, die einem Kondensator 600 zugeführt wird, in welchem die Mischung durch Abfuhr der Wärme verflüs sigt wird. Das verflüssigte Kältemittel wird über einen Druckreduzierer 700 einem Verdampfer 800-1 in der Kühlapparatur 800 zugeleitet, in der das Kälte mittel gasförmig wird und die Verdampfungswärme zum Kühlen der Kühlapparatur aufnimmt. Das gasförmige Kälte mittel wird dann durch den Schwingkompressor 500 bis zur Ver flüssigung komprimiert. Durch Wiederholen dieses ge schlossenen Zyklus wird die im Verdampfer 800-1 aufge nommene Wärme im Kondensator 600 abgegeben. Nachstehend wird die Betriebsweise des Steuerteils beschrieben.

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

Ein Rechner 100-2 erzeugt den Antriebsstrom mit einer vorgegebenen Frequenz, abgeleitet von den elektrischen Signalen, die dem Ansaug druck und dem Ausströmdruck entsprechen, die im Druckmeßteil 100′-1 umgewandelt werden. Eine Ansteuerschaltung 100-3 lie fert Strom in alternierender Rechteckwellenform von einer Gleichstromquelle V _cc an die Primärwicklungen des Transformators 400, indem ein Antriebssignal mit einer Frequenz entsprechend der durch den Rechner 100-2 gelieferten Spannung zugeführt wird. Ein von der Sekundärwicklung des Transformators 400 erhaltener Wechselstrom wird dem Schwingkompressor 500 eingespeist, der mit maximaler Betriebswirksamkeit betrieben wird.

In Fig. 21 ist die Betriebsweise des Schwingkompressors 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 er folgt daher keine detaillierte, sondern nur eine kurze Beschreibung der Betriebsweise der in Fig. 21 darge stellten Anordnung.

Das Ansaugdrucksignal (P _s) und das Entladesignal (P _d), festgestellt durch die Drucksensor 200′ und 300′, werden jeweils dem positiven Anschluß jedes Ope rationsverstärkers in dem Druckmeßteil 100′-1 zur Ver stärkung auf vorgegebene Pegel eingespeist. Jedes der verstärkten Signale wird durch das Widerstandsnetzwerk im Rechner 100-2, gezeigt in der Figur, berechnet, um den Wert für "K_ps + K _pd" in Gleichung (2) zu erhalten, die sich auf die Federkonstante, wie in Fig. 6 beschrie ben, bezieht. Die berechneten Signale werden dann der Ansteuerschaltung 100-3 zugeführt und in Terme 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 TR₁ und TR₂ zugeleitet, und ein Strom mit abwechselnd ändernden Polaritäten wird von der Gleichspannungsversorgung V _cc den Primär wicklungen des Transformators 400 zugeführt. Die von der Sekundärwicklung des Transformators 400 erhaltene Wechselspannung wird dem Schwingkompressor 500 eingespeist, der somit mit maximaler Wirksamkeit arbeiten kann, nämlich in einem Zustand, in welchem die Frequenz des Antriebsstromes für den Schwingkompressor 500 in Resonanz gehalten wird, während sie in bezug zu dem Ansaugdruck des durch den Schwingkompressor 500 angesaugten Kältemittels und dem Ausströmdruck des durch den Schwingkompressor 500 komprimierten und aus diesem ausströmenden Kältemittels steht.

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

Claims

1. Regeleinrichtung in einer mit einem Schwingkompressor be triebenen Kältemaschine,
mit einer aus Halbleiterelementen bestehenden Ansteuerschaltung, die eine Rechteckspannung konstanter Amplitude ausgibt und die Frequenz dieser Rechteckspannung derart regelt, daß sie stets mit der sich im Betrieb ändernden Resonanzfrequenz des mechanischen Systems des Schwingkompressors übereinstimmt,
und mit einer Phasenanschnittsteuerung, welche die Halbwellen der von der Ansteuerschaltung erzeugten und an den Schwingkompressor abgegebenen Rechteckspannung und damit den Kolbenhub des Schwing kompressors bei abnehmender Umgebungs- und/oder Verdampfertempe ratur so lange erniedrigt, bis die Kühlleistung für die zu kühlen de Kühllast gerade ausreicht,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sensoren (200, 300) die Temperaturen (T _s, T _d) des Kälte mitteldampfes am Eingang und am Ausgang des Schwingkompressors (500) registrieren und an einen Rechner (100-2) übermitteln, wel cher diesen beiden Temperaturen (T _s, T _d) die jeweiligen Kompres sibilitäten (K _ps, K _pd) des Kältemitteldampfes am Eingang und am Ausgang des Schwingkompressors (500) anhand eines empirisch er mittelten und tabellarisch abgespeicherten Zusammenhangs zwischen Temperatur (T _s, T _d) und Kompressibilität (K _ps, K _pd) zuordnet, und welcher diese beiden Kompressibilitäten (K _ps, K _pd) mit der vorge gebenen mechanischen Federkonstante (K₁) des Schwingkompressors (500) überlagert und mit dem Wert (K) dieser Überlagerung die von den Temperaturen (T _s, T _d) des Kältemitteldampfes am Eingang und am Ausgang des Schwingkompressors (500) abhängige Resonanzfrequenz (f) des Schwingkopmressors (500) aus einer zweiten abgespeicherten Tabelle abliest und an die Ansteuerschaltung (100-3) ausgibt, wo bei die zweite Tabelle empirisch ermittelt wurde und einem jeden Überlagerungswert (K) genau eine Resonanzfrequenz (f) zuordnet.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den wahlweisen Betrieb des Schwingkompressors (500) mit Gleichstrom oder mit Netzwechselstrom ein Stromsensor (112) vor gesehen ist, welcher die Anwesenheit von Netzwechselstrom fest stellt und welcher mit seinem Ausgangssignal ein Wechselstrom relais (115) sowie ein Gleichstromrelais (116) ansteuert und bei Anwesenheit von Netzwechselstrom das Wechselstromrelais (115) schließt und das Gleichstromrelais (116) öffnet und umgekehrt.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schutzschaltung (114, 149, 144) vorgesehen ist, welche die den Schwingkompressor (500) mit Strom versorgenden Schaltelemente (TR₁, TR₂) überwacht und den Strom durch diese Schaltelemente (TR₁, TR₂) abschaltet, sobald dieser zu groß wird.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei induktiver Ansteuerung des Schwingkompressors (500) mit einem Transformator (400) eine zweite Schutzschaltung (113) vor gesehen ist, welche induzierte Überspannungen ableitet, die an den den Schwingkompressor (500) mit Strom versorgenden Schaltele menten (TR₁, TR₂) auftreten.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Schutzschaltung (173) vorgesehen ist, welche bei Gleichstrombetrieb des Schwingkompressors (500) im Falle von Spannungsschwankungen der Gleichstromquelle (163) die durch die Phasenanschnittsteuerung (100-3) festgelegte Impulsbreite der dem Schwingkompressor (500) zugeführten Rechteckspannung derart steuert, daß die Spannungsschwankungen der Gleichstromquelle (163) ausgeglichen werden.

6. Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (200, 300) am Eingang und am Ausgang des Schwingkompressors (500) anstelle der Kältemitteltemperatur den Druck des Kältemittels registrieren, und daß der Rechner (100-2) die Kompressibilitäten des Kältemittels aus einem empirisch er mittelten, tabellarisch abgelegten Zusammenhang zwischen Druck und Kompressibilitäten des Kältemittels abliest.