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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kompressorsteuersystem für eine Klimaanlage
und insbesondere ein Kompressorsteuersystem, das die Steuerung des
Betriebes eines Rotationskompressors verbessert.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Gemäß den meisten,
allgemein bekannten Klimaanlagen wird ein Luftkühl-/Heizbetrieb durch einen
Kältemittelzyklus
durchgeführt,
wobei das Kältemittel
alternierend eine Kondensation und Verdampfung wiederholt, und in
diesem Kältemittelzyklus
ist das Kältemittel
einem Hochtemperatur- und Hochdruckvorgang unterzogen und wird auch
komprimiert, so dass das Kältemittel
mit einer Zirkulationsleistung versehen ist. Ein Rotations- oder
Spiralkompressor wird häufiger
dazu verwendet, Kältemittel
zu komprimieren, und es wird auch häufiger ein Induktionsmotor
oder Gleichstrommotor als Elektromotor für diese Art von Kompressoren
verwendet. Als einer dieser Kompressoren ist ein Rotationskompressor 1 bekannt,
der einen Ein-Phasen-Induktionsmotor aufweist, der durch eine Ein-Phasen-Leistung
angetrieben wird, wie dies in der 1 gezeigt
ist.
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Gemäß diesem
Induktionsmotor wird die Spannung an mehrere Spulen angelegt, wobei
die Phase der Spannung zwischen den Spulen variiert, wodurch ein
rotierendes Magnetfeld erzeugt wird und ein Rotor durch dieses so
erzeugte rotierende Magnetfeld angetrieben wird. Im Fall des Ein-Phasen-Induktionsmotors
ist die Phase der Energiequelle eine einzige, und somit wird die
Spannung der Energiequelle an eine Primärspule angelegt, während eine Spannung,
die durch Einsetzen eines Kondensators in Reihe in ihrer Phase vorläuft, an
eine Hilfsspule angelegt wird, wodurch ein rotierendes Magnetfeld
erzeugt wird. Diese Art von elektrischem Induktionsmotor ist als
kondensatorbetriebener Motortyp bekannt und wird häufig verwendet.
Das rotierende Magnetfeld, das durch diesen vorstehenden kondensatorbetriebenen
Motor erzeugt wird, ist unstabiler als dasjenige, welches durch
den Drei-Phasen-Induktionsmotor, basierend auf einer Drei-Phasen-Wechselstromquelle
erzeugt wird, und die induzierte Rotationskraft ist inhomogener.
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Anhand
der 1 wird der elektrische Ein-Phasen-Induktionsmotor
im Einzelnen beschrieben.
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Der
Ein-Phasen-Induktionsmotor des Kompressors 1 wird mit einer
Wechselspannung von ungefähr
200 V von einer Energieversorgungsquelleneinheit 2 gespeist.
Der Betrieb (Start, Stopp) des Kompressors 1 wird auf der
Basis eines Betriebssignals von einer Steuerung 3 gesteuert.
Die Steuerung 3 steuert nicht nur den Kompressor 1,
sondern auch die anderen Teile einer Klimaanlage.
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Die
Spannung von der Energieversorgungseinheit 2 wird durch
eine Leistungskonversionsvorrichtung 4 stabilisiert, die
einen Transformator 5, eine Gleichricht-/Glättungsschaltung 6 und
eine Spannungsregulierungsschaltung (Konstantspannungsschaltung) 7 aufweist,
und die so stabilisierte Spannung wird zum Schluss an die Steuerung 3 angelegt. Wenn
die Spannungsversorgung von der Energieversorgungseinheit 2 infolge
eines Stromausfalls unterbrochen wird, wird von der Spannungsregulierungsschaltung 7 der
Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 an die Steuerung 3 ein
Rücksetzsignal
ausgegeben, um die Steuerung 3 rückzusetzen, wodurch ein Betriebssignal,
welches von der Steuerung 3 an den Kompressor 1 ausgegeben
wird, gelöscht
wird. Das Betriebssignal wird dazu verwendet, den Kompressor 1 in
Betrieb zu setzen.
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Da
jedoch für
die Gleichricht-/Glättungsschaltung 6 der
Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 ein Elektrolytkondensator
verwendet wird, wird die Spannungsversorgung von der Spannungsregulierungsschaltung 7 an
die Steuerung 3 für
mehrere hundert msec, ausgehend vom Auftreten des Stromausfalls,
fortgesetzt. Daher wird von der Spannungsregulierungsschaltung 7 an
die Steuerung 3 kein Rücksetzsignal
ausgegeben, so dass die Steuerung 3 weiter im Betrieb ist
und das Betriebssignal an den Kompressor 1 ausgibt. Das
heißt,
der Kompressor 1 setzt seine Rotation für die vorstehend genannte Zeitspanne
fort.
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Weiterhin
wird die Energieversorgung von der Energieversorgungsquelleneinheit 2 an
den Kompressor 1 gleichzeitig mit dem Auftreten des Stromausfalls
unterbrochen, und ein Zylinder 8A des Kompressors 1 dreht
sich weiter in einer Normalrichtung A durch seine Trägheitskraft
und stoppt schließlich,
wie in der 2 gezeigt. Wenn der Stromausfall bei
dem Vorgang des Komprimierens von Kältemittel auftritt, übt das komprimierte
Kältemittel
seine Rückstoßkraft,
die in der entgegengesetzten (Umkehr)-Richtung B zur Normalrichtung
liegt, auf die Walze 8A des Kompressors 1 bei
dem Kompressionsvorgang aus, der in der 2 durch
die Zwei-Punkt-Strich-Linie angegeben ist.
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In
der 2 repräsentiert
die Bezugsziffer 8B einen Zylinder, die Bezugsziffer 8C repräsentiert ein
Blatt und die Bezugsziffern 8D und 8D repräsentieren
eine Ansaugöffnung
und eine Ausgabeöffnung, die
im Zylinder 8B vorgesehen ist.
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Für den Fall
eines langen (mehrere hundert msec oder darüber) Stromausfalls, wenn der
Kompressor 1 zum Zeitpunkt des Auftretens des Stromausfalls
in dem Kältemittelkomprimiervorgang ist,
bei dem die Rückstoßkraft durch
das komprimierte Kältemittel
erzeugt wird, beginnt der Kompressor 1 infolge der Unterbrechung
der Energieversorgung des Kompressors 1 in die entgegengesetzte
Richtung zu drehen. Während
des Langzeitstromausfalls wird jedoch die Spannungsversorgung von
der Spannungsregulierungsschaltung 7 zur Steuerung 3 unterbrochen,
und somit wird das Rücksetzsignal
von der Spannungsregulierungsschaltung 7 an die Steuerung 3 ausgegeben,
um die Steuerung 3 rückzusetzen,
so dass das Betriebssignal von der Steuerung 3 an den Kompressor 1 gelöscht wird.
Daher wird die umgekehrte Rotation des Kompressors 1 gestoppt.
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Andererseits
wird im Fall eines kurzzeitigen (von mehreren zehn (ungefähr 40)
msec bis zu mehreren hundert msec oder darunter) Stromausfalls, wenn
der Kompressor 1 zum Zeitpunkt des Auftretens des Stromausfalls
in dem Kältemittellcomprimiervorgang
ist, die Rückstoßkraft,
die durch das komprimierte Kältemittel
induziert wird, bewirken, dass der Kompressor 1 beginnt,
in die umgekehrte Richtung zu drehen, wobei die Spannungsversorgung
von der Spannungsregulierungsschaltung 7 zur Steuerung 3 jedoch
während
dieses Stromausfalls weitergeht, so dass von der Spannungsregulierungsschaltung 7 an
die Steuerung 3 kein Rücksetzsignal ausgegeben
wird, so dass die Steuerung 3 weiterhin das Betriebssignal
an den Kompressor 1 ausgibt. Demgemäß erzeugt der Ein-Phasen-Induktionsmotor des
Kompressors 1 ein unstabiles, rotierendes Magnetfeld, wenn
die Stromversorgung nach dem Kurzzeitausfall wieder hergestellt
ist, und die Rotationskraft in der normalen Richtung ist schwach,
so dass der Kompressor 1 weiter in der umgekehrten Richtung
dreht.
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Die
entgegengesetzte Rotation des Kompressors 1 bewirkt eine
Erhöhung
des Druckes im Kompressor 1 und ein Erwärmen, und das Schmieröl im Kompressor 1 wird
zerstört,
was schließlich
zu einem Ausfall des Kompressors 1 führt.
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Üblicherweise
ist der Kompressor 1 mit einer Vorrichtung zum Überwachen
des Druckes am Ausgang desselben oder seines Betriebsstroms versehen,
um den Ausfall des Kompressors 1 zu verhindern. In dem
Zustand der umgekehrten Rotation des Kompressors gibt es bezüglich des
Druckes am Ausgang und des Betriebsstromes eine geringe Änderung
gegenüber
dem Normalzustand, so dass das Phänomen der umgekehrten Rotation
durch die Verwendung der vorstehend beschriebenen Überwachungsvorrichtung nicht
detektiert werden kann. Ferner benötigt es, selbst wenn ein Thermostat
zum Detektieren der Erhöhung
der Temperatur oder dergleichen an der Spule des Elektromotors des
Kompressors vorgesehen ist, eine lange Zeit, bis die Temperatur
der Spule auf eine Temperatur steigt, bei der der Thermostat arbeitet,
und somit kann der Kompressor 1 infolge der umgekehrten
Rotation des Kompressors 1 ausfallen.
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Daneben
kann, wenn das Rücksetzsignal von
der Spannungsregulierungsschaltung 7 der Leistungsumwandlungsvorrichtung 4 an
die Steuerung 3 ausgegeben wird, in Abhängigkeit von der Art und Weise,
wie die Leistung der Energieversorgungsquelleneinheit 2 auftritt,
eine gewisse Abweichung in der Rücksetzzeit
auftreten, in welcher das Rücksetzen
der Steuerung 3 beendet ist, und insbesondere, wenn die
Spannung der Energieversorgungsquelleneinheit 2 verringert
ist, kann die Spannungsregulierungsschaltung 7 irrtümlicherweise
an die Steuerung 3 ein Rücksetzsignal ausgeben.
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Ein
Kompressorsteuersystem gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 ist in der US-A-3,946,574 offenbart.
Dieses System hat einen Zeitschalter, der zwischen dem aufeinander
folgenden Speisen des Kompressormotors eine zwingende Minimalverzögerung beaufschlagt,
wodurch es möglich
wird, die Zeit für
die Drücke
in dem Kältemittelschaltkreis
zu senken. Eine Unterspannungssensorschaltung antwortet auf den
Zustand eines elektrischen teilweisen Stromausfalls, um den Motor
herunterzuschalten, und es ist ein Kurzschlussdetektorabschnitt
vorgesehen, um den Motor während
extremen Unterspannungsbedingungen schnell abzuschalten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Situation
implementiert und hat die Aufgabe, ein Kompressorsteuersystem für eine Klimaanlage
zu schaffen, das das Umkehrrotationsphänomen eines Kompressors bei
Auftreten von Stromausfall sicher verhindern kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Kompressorsteuersystem gemäß Patentanspruch
1 gelöst;
die abhängigen
Patentansprüche
beziehen sich auf Weiterentwicklungen der Erfindung.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Kompressorsteuersystem gibt die Leistungsüberwachungsvorrichtung
das Rücksetzsignal
an die Steuerung zum Zeitpunkt der Unterbrechung der Leistung von
der Versorgungseinheit, und die Steuerung wird auf der Basis des
Rücksetzsignals
rückgesetzt,
um den Kompressor zu stoppen. Wenn daher der Elektromotor des Kompressors
ein Ein-Phasen-Induktionsmotor ist, ist der Kompressor zum Unterbrechungszeitpunkt
der Leistung im Kältemittellcomprimiervorgang,
und somit wird, selbst wenn der Kompressor im Begriff ist, durch
die Rückstoßkraft des komprimierten
Kältemittels
infolge der Leistungsunterbrechung rückwärts gedreht zu werden, die
Steuerung, an die die Leistung von der Leistungsumwandlungsvorrichtung
weiter geleitet wird, rückgesetzt,
um den Kompressor zu stoppen, so dass das Phänomen der umgekehrten Rotation
des Kompressors sicher verhindert werden kann.
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Ferner überwacht
die Leistungsüberwachungsvorrichtung
den Leistungszustand der Versorgungseinheit und gibt das Rücksetzsignal
an die Steuerung zum Unterbrechungszeitpunkt der Leistung aus, so
dass an die Steuerung kein Rücksetzsignal
ausgegeben wird, wenn die Spannung der Versorgungseinheit augenblicklich
reduziert ist. Wenn demgemäß die Spannung
der Versorgungseinheit augenblicklich reduziert ist, wird die Steuervorrichtung
nicht zurückgesetzt,
und somit wird der Kompressor nicht gestoppt. Daher kann die Fehlfunktion des
Kompressors vermieden werden und der Betrieb der Klimaanlage mit
hoher Zuverlässigkeit
durchgeführt
werden.
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In
dem vorstehend beschriebenen Kompressorsteuersystem gibt die Leistungsüberwachungsvorrichtung
das Rücksetzsignal
aus, nachdem eine feststehende Zeit nach dem Unterbrechen der Leistungsversorgung
durch die Versorgungseinheit abgelaufen ist.
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Demgemäß kann bei
dem vorstehend beschriebenen Kompressorsteuersystem der folgende Effekt
erzielt werden.
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Die
Leistungsüberwachungsvorrichtung
gibt das Rücksetzsignal
an die Steuerung nach dem Ablauf einer feststehenden Zeit nach dem
Unterbrechen der Leistung der Versorgungseinheit aus und, wenn somit
die feststehende Zeit auf eine solche Zeitspanne gesetzt ist, dass,
wenn die Leistungsunterbrechung im Kompressionsvorgang, während welchem der
Kompressor Kältemittel
komprimiert, auftritt, der Kompressor selbst durch die Rückstoßkraft des
komprimierten Kältemittels
nicht umgekehrt gedreht wird, die Steuerung rückgesetzt wird und somit der
Kompressor gestoppt ist, für
den Fall eines kurzzeitigen Leistungsausfalls, bei dem der Leistungsunterbrechungszustand
selbst nach dem Ablaufen einer feststehenden Zeit gegenüber dem
Unterbrechen der Leistung fortgesetzt wird, obwohl der Kompressor
die Rotation in der entgegengesetzten Richtung begonnen hat. Daher
kann das Umkehrphänomen
des Kompressors sicher verhindert werden.
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Andererseits
wird im Fall eines kurzzeitigen Leistungsausfalls, bei dem der Leistungsunterbrechungszustand
beendet ist, bevor eine feststehende Zeit ausgehend von der Leistungsunterbrechung
abgelaufen ist, kein Rücksetzsignal
von der Leistungsüberwachungsvorrichtung
an die Steuerung ausgegeben, und der Kompressor beginnt während dieser Zeit
nicht, in der entgegengesetzten Richtung zu drehen, so dass der
Kompressor, selbst nachdem ein extrem kurzer Leistungsausfall beendet
ist, in der normalen Richtung weiter rotieren kann, und somit keine
Verringerung der Betriebsleistung der Klimaanlage hervorgerufen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockschaltbild eines herkömmlichen
Kompressorsteuersystems für
eine Klimaanlage;
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2 ist
eine Draufsicht im Schnitt auf einen Zylinderteil eines Kompressors;
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3 ist
ein Schaltplan eines Kältemittelschaltkreises
einer Klimaanlage, die einen Kompressor gemäß 2 enthält; und
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4 ist
ein Blockschaltbild einer Ausführungsform
eines Kompressorsteuersystems für
eine Klimaanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird im Folgenden anhand der begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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3 ist
ein Schaltplan eines Kältemittelschaltkreises
einer Klimaanlage.
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Wie
in der 3 gezeigt, hat eine Klimaanlage 10 eine
Außeneinheit 11,
eine Inneneinheit 12 und eine Steuerung 13, und
eine Außenkältemittelleitung 14 der
Außeneinheit 11 und
eine Innenkältemittelleitung 15 der
Inneneinheit 12 sind miteinander über Verbindungsleitungen 24 und 25 verbunden.
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Die
Außeneinheit 11 ist
außerhalb
angeordnet, und der Kompressor 16 ist in der Außenkältemittelleitung 14 angeordnet. Über die
Außenkältemittelleitung 14 ist
ein Akkumulator 17 an die Ansaugseite des Kompressors 16 angeschlossen,
an die Ausgabeseite des Kompressors 16 ist über die
Außenkältemittelleitung 14 ein
Vier-Wege-Umschaltventil 18 angeschlossen, und an das Vier-Wege-Umschaltventil 18 ist über die
Außenkältemittelleitung 14 ein
Außenwärmetauscher 19 angeschlossen.
In der Nähe
des Außenwärmetauschers 19 ist
ein Außengebläse 20 zum
Blasen von Luft auf den Außenwärmetauscher 19 angeordnet.
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Ferner
ist die Inneneinheit 12 innen angeordnet, in der Innenkältemittelleitung 15 ist
ein Innenwärmetauscher 21 angeordnet,
und in der Nachbarschaft des Innenwärmetauschers 21 ist
in der Innenkältemittelleitung 15 ein
elektrisches Expansionsventil 22 angeordnet. In der Nachbarschaft
des Innenwärmetauschers 21 ist
ein Innengebläse 23 zum
Blasen von Luft auf den Innenwärmetauscher 21 angeordnet.
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Die
Steuerung 13 steuert den Betrieb der Außeneinheit 11 und
der Inneneinheit 12, und insbesondere steuert die Steuerung 13 den
Kompressor 16, das Vier-Wege-Umschalt ventil 18 und
das Außengebläse 20 der
Außeneinheit 11 und
das elektrische Expansionsventil 22 und das Innengebläse 23 der
Inneneinheit 12.
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Die
Steuerung 13 steuert den Schaltbetrieb des Vier-Wege-Umschaltventils 18,
um den Betrieb der Klimaanlage 10 auf den Kühlbetrieb
oder den Heizbetrieb zu setzen. Das heißt, wenn die Steuerung 13,
das Vier-Wege-Umschaltventil 18 auf die Kühlbetriebsseite
schaltet, fließt
Kältemittel,
wie durch die durchgezogenen Pfeile angegeben. In diesem Fall dient
der Außenwärmetauscher 19 als
ein Kondensor, während
der Innenwärmetauscher 21 als ein
Verdampfer dient, wodurch der Betriebszustand der Klimaanlage in
den Kühlbetriebszustand
gesetzt ist, und der Innenwärmetauscher 21 der
Inneneinheit 12 kühlt
den Raum. Wenn andererseits die Steuerung 13 das Vier-Wege-Umschaltventil 18 zur
Heizbetriebsseite schaltet, fließt Kältemittel, wie durch die gestrichelten
Pfeile angegeben. In diesem Fall dient der Innenwärmetauscher 21 als
ein Kondensor, während
der Außenwärmetauscher 19 als
ein Verdampfer dient, wodurch der Betriebszustand der Klimaanlage
auf den Heizbetriebszustand gesetzt ist, und der Innenwärmetauscher 21 der
Inneneinheit 12 heizt den Raum.
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Gemäß der Belastung
der Klimaanlage der Inneneinheit 12 steuert die Steuerung 13 auch
den Öffnungsgrad
des elektrischen Expansionsventils 22 der Inneneinheit 12 und
steuert das Gebläseantriebssystem
des Innengebläses 23 in
der Inneneinheit 12.
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Die
Betriebssteuerung des Kompressors 16 durch die Steuerung 13 wird
unter Verwendung des in der 4 gezeigten
Kompressorsteuersystems 30 durchgeführt, und das Kompressorsteuersystem 30 ist
nicht nur durch die Steuerung 13 aufgebaut, sondern hat
auch eine Versorgungseinheit 31, eine Leistungswandlervorrichtung 32 und
eine Leistungsüberwachungsvorrichtung 33.
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Hierbei
stellt der Kompressor 16 eine Zirkulationskraft für das Kältemittel
bereit, das alternierend eine Kondensation und Kompression in einem
Kältemittelschaltkreis
wiederholt und setzt das Kältemittel einem
Hochtemperatur- und Hochdruckvorgang aus. Bei dieser Ausführungsform
wird als Kompressor 16 ein Kompressor der Rotationsbau art
verwendet. Wie vorstehend beschrieben, leiden der Kompressor der Rotationsbauart
und der Kompressor der Spiralbauart an einer Rückstoßkraft, die von dem komprimierten
Kältemittel
in der entgegengesetzten Richtung (Umkehrrichtung) zu der normalen
Richtung wirkt, wie vorstehend beschrieben.
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Wie
im Fall des Standes der Technik wird ein Ein-Phasen-Induktionsmotor
als Elektromotor für
den Kompressor 16 verwendet. Obwohl der Ein-Phasen-Induktionsmotor,
verglichen mit dem Drei-Phasen-Induktionsmotor, ein unstabileres
Rotationsmagnetfeld erzeugt und die Rotationskraft inhomogen ist, hat
er den Vorteil, dass er eine einfache Konstruktion hat und mit niedrigen
Kosten gestaltet ist.
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Die
Versorgungseinheit 31 wird dazu verwendet, die Klimaanlage 10 mit
der Betriebsleistung zu versorgen. Sie versorgt den Kompressor 16,
das Außengebläse 20,
das Vier-Wege-Umschaltventil 18 und
das Innengebläse 23 direkt
mit Leistung und leitet auch umgewandelte Leistung durch die Leistungswandlervorrichtung 32 zur
Steuerung 13 und zum elektrischen Expansionsventil 22.
Die Spannung, die von der Versorgungseinheit 31 zugeführt wird,
ist in Japan auf 200 V ± 10
% gesetzt, diese Spannung ist jedoch im Fall eines unabhängigen elektrischen
Energienetzes oder in Übersee
nicht auf den vorstehenden Bereich begrenzt.
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Die
Leistungswandlervorrichtung 32 wandelt den Wechselstrom
der Versorgungseinheit 31 in dem Gleichstrom um, stabilisiert
die so umgewandelte Spannung und leitet dann die so umgewandelte Gleichstromleistung
zu den Teilen, die durch die Gleichstromleistung betrieben werden,
wie beispielsweise die Steuerung 13, das elektrische Expansionsventil 22 etc.
Die Leistungswandlervorrichtung 32 ist durch einen Transformator 34,
eine Gleichricht-/Glättungsschaltung 35 und
eine Spannungsregulierungs-(Konstantspannungs-)Schaltung 36 aufgebaut,
es kann jedoch auch eine Schaltleistungsquelle, die die gleiche
Funktion wie diese Teile hat, verwendet werden.
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Der
Transformator 34 transformiert den Wechselstrom (Spannung)
von ungefähr
von 200 V der Versorgungseinheit 31 auf eine Niederspannungsleistung
von ungefähr
24 V.
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Die
Gleichricht-/Glättungsschaltung 35 führt eine
Vollweggleichrichtung der niedrigen Wechselspannungsleistung vom
Transformator 34 über
eine Brückendiode
oder dergleichen durch und glättet dann
die gleichgerichtete Leistung durch einen Elektrolytkondensator,
um eine Gleichstromleistung von 12 V zu erhalten. Danach stabilisiert
die Spannungsregulierungsschaltung 36 die Gleichstromleistung von
der Gleichricht-/Glättungsschaltung 35 durch
einen Leistungsregler oder dergleichen und setzt diese dann auf
die Gleichstromleistung mit niedriger Spannung von ungefähr 5 V.
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Wie
in der 3 gezeigt, steuert die Steuerung 13 den
Kompressor 16, das Vier-Wege-Umschaltventil 18, das Außengebläse 20,
das elektrische Expansionsventil 22 und das Innengebläse 23, um
die gesamte Klimaanlage 10, wie vorstehend beschrieben,
zu steuern. Insbesondere wird für
den Kompressor 16 ein in der 4 gezeigtes
Betriebssignal α an
ein Relais (nicht dargestellt) oder dergleichen ausgegeben, und
der Kompressor 16 wird durch Betätigen des Relais oder dergleichen
gestartet oder gestoppt, wodurch der Betrieb (Start, Stopp) des
Kompressors 16 gesteuert wird.
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Die
Steuerung 13 hat einen Mikrocomputer, und es ist notwendig,
den Mikrocomputer der Steuerung 13 für eine vorbestimmte Zeit nach
dem Einschalten der Energieversorgung rückzusetzen, weil der Mikrocomputer
häufig
zum Zeitpunkt des Energieeinschaltens unstabil ist. Das Rücksetzen
des Mikrocomputers der Steuerung 13 wird durch Eingeben eines
Rücksetzsignals β (Hochpegelspannung
oder Niedrigpegelspannung) auf einen Rücksetzport (nicht dargestellt)
durchgeführt.
Wenn die Steuerung 13, wie vorstehend beschrieben, rückgesetzt
ist, wird das Betriebssignal α an
den Kompressor 16 gelöscht, und
der Kompressor 16 wird gestoppt. Die anderen Teile, wie
beispielsweise das Vier-Wege-Umschaltventil 18, das Außengebläse 20,
das elektrische Expansionsventil 22 und das Innengebläse 23 werden auf
die gleiche Art und Weise, wie vorstehend beschrieben, gestoppt.
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Die
Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 überwacht
den Leistungszustand der Versorgungseinheit 31 und gibt
das Rücksetzsignal β an die Steuerung 13 zum
Unterbrechungszeitpunkt der Leistung der Versorgungseinheit 31 aus
(das heißt
zum Zeitpunkt des Auftretens eines Stromausfalls), und sie hat eine
Pulserzeugungsschaltung 37 und eine Pulsüberwachungsschaltung 38.
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Die
Pulserzeugungsschaltung 37 erzeugt Impulse, die mit der
Frequenz der Leistung (Spannung) der Versorgungseinheit 31 synchronisiert
sind, und beispielsweise Impulse, deren Periode gleich der Hälfte der
Frequenz der Leistung (Spannung) der Versorgungseinheit 31 sind,
werden unter Verwendung von beispielsweise einem Fotokoppler erzeugt. Zum
Zeitpunkt des Stromausfalls wird die Leistungsversorgung der Versorgungseinheit 31 unterbrochen, und
das Leiten der Impulssignale von der Pulserzeugungsschaltung 37 ist
ebenfalls gestoppt.
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Die
Pulsüberwachungsschaltung 38 überwacht
die Pulse, welche von der Pulserzeugungsschaltung 37 erzeugt
werden, um den Leistungszustand der Versorgungseinheit 31 zu überwachen.
Die Pulsüberwachungsschaltung 38 enthält einen
Zeitschalter zum Zählen
einer feststehenden Zeit und gibt das Rücksetzsignal β an die Steuerung 13 aus, nachdem,
ausgehend vom Zeitpunkt, wo kein Puls von der Pulserzeugungsschaltung 37 infolge
des Leistungsausfalls (beispielsweise nach mehreren zehn (ungefähr 40)
msec vom Auftreten des Leistungsausfalls abgelaufen sind) eine feststehende Zeit
abgelaufen ist.
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Die
feststehende Zeit, die nach dem Auftreten des Stromausfalls gezählt wird,
ist auf eine solche Zeit gesetzt, dass, wenn der Stromausfall im
Kältemittelkompressionsvorgang
des Kompressors auftritt, das komprimierte Kältemittel seine Rückstoßkraft ausübt, die
in der entgegengesetzten (umgekehrten) Richtung auf den Zylinder
(siehe Bezugsziffer 8A in 2) wirkt,
der durch die Wirkung der Trägheitskraft
in der Vorwärtsrichtung
dreht, der Zylinder des Kompressors 16 beginnt jedoch nicht, durch
die Rückstoßkraft in
der umgekehrten Richtung zu drehen, weil die Trägheitskraft die Rückstoßkraft zu
diesem Zeitpunkt übersteigt.
Nach dem Ablaufen einer feststehenden Zeit, beginnt der Zylinder des
Kompressors 16 mit der Rückstoßkraft in der entgegengesetzten
Richtung zu drehen.
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Die
Pulsüberwachungsschaltung 38 fährt fort,
das Rücksetzsignal β an die Steuerung 13 auszugeben,
bis gegenüber
dem Zeitpunkt, zu welchem die Leistung der Versorgungseinheit 31 wieder
hergestellt ist und die Versorgungseinheit 31 beginnt, Pulse
zu erzeugen, eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, und stoppt den
Ausgang des Rücksetzsignals β, um die
Steuerung 13 in der Stufe zu betätigen, in welcher das Innere
des Computers der Steuerung 13 stabilisiert ist (nachdem
eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist).
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Als
Nächstes
wird die Steuerung des Betriebes des Kompressorsteuersystems 30 zum
Zeitpunkt des Leistungsausfalls in jedem der folgenden drei Fälle beschrieben:
im Fall eines Langzeitstromausfalls (Stromausfall für mehrere
hundert msec oder darüber),
eines kurzzeitigen Stromausfalls (Stromausfall für mehrere zehn (ungefähr 40)
msec bis mehrere hundert msec) und eines extrem kurzen Stromausfalls
(Stromausfall für
mehrere zehn (ungefähr 40)
msec oder darunter).
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(1) Langzeitstromausfall
(Stromausfall für
mehrere hundert msec oder darüber)
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Die
Leistungsversorgung von der Versorgungseinheit 31 des Kompressors 16 wird
gleichzeitig mit dem Auftreten eines Stromausfalls unterbrochen
und, wenn der Stromausfall während
des Kältemittelkomprimiervorganges
auftritt, leidet der Kompressor an der Rückstoßkraft des komprimierten Kältemittels
in der entgegengesetzten Richtung zur Vorwärtsrotationsrichtung und wird
somit in der umgekehrten Richtung gedreht. Während eines Langzeitstromausfalls
gibt die Pulsüberwachungsschaltung 38 der
Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 das Rücksetzsignal β an die Steuerung 13 nach
dem Ablauf einer feststehenden Zeit (mehreren zehn (ungefähr 40)
msec abgelaufen sind) nach dem Auftreten des Stromausfalls, und
die Steuerung 13 wird rückgesetzt.
Das Rücksetzen
der Steuerung 13 löscht das
Betriebssignal α,
das von der Steuerung 13 an den Kompressor 16 ausgegeben
wird. Demgemäß wird von
der Steuerung 13 an den Kompressor 16 kein Betriebssignal α ausgegeben,
so dass der Kompressor 16 nicht weiter in der entgegengesetzten Richtung
dreht und schließlich
stoppt.
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Während des
Langzeitstromausfalls wird die Leistung, die von der Spannungsregulierungsschaltung 36 der
Leistungswandlervorrichtung 32 der Steuerung 13 zugeführt wird,
nach dem Ablauf von mehreren hundert msec nach dem Auftreten des Stromausfalls
unterbrochen.
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(2) Kurzzeitiger Stromausfall
(Stromausfall für
mehrere zehn (ungefähr 40)
msec bis zu mehreren hundert msec)
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Wie
im Fall des vorstehenden Langzeitstromausfalls wird die Leistung,
die dem Kompressor 16 von der Versorgungseinheit 31 zugeführt wird, gleichzeitig
mit dem Auftreten des Stromausfalls unterbrochen. Wenn der Stromausfall
in dem Kältemittelkompressionsvorgang
des Kompressors auftritt, erleidet der Kompressor die Rückstoßkraft des
komprimierten Kältemittels
in der umgekehrten Richtung zur normalen Rotationsrichtung und beginnt,
in der umgekehrten Richtung zu drehen. Während des kurzzeitigen Stromausfalls
wird ferner die Leistungsversorgung von der Spannungsregulierungsschaltung 36 der
Leistungswandlervorrichtung 32 der Steuerung 13 fortgesetzt.
Die Pulsüberwachungsschaltung 38 der
Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 gibt
jedoch das Rücksetzsignal β an die Steuerung 13,
nachdem nach dem Auftreten des Stromausfalls eine feststehende Zeit
(mehrere zehn (ungefähr 40)
msec) abgelaufen ist, aus und setzt die Steuerung 13 zurück, wodurch
ein Betriebssignal α, das
von der Steuerung 13 an den Kompressor 16 ausgegeben
wird, gelöscht
wird. Demgemäß wird in diesem
Fall ebenfalls die umgekehrte Rotation des Kompressors 16 gestoppt,
ohne dass sie fortgesetzt wird.
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(3) Extrem kurzzeitiger
Stromausfall (Stromausfall für mehrere
zehn (ungefähr 40)
msec oder darunter)
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In
diesem Fall wird die Leistungsversorgung des Kompressors 16 von
der Versorgungseinheit 31 gleichzeitig mit dem Auftreten
des Stromausfalls unterbrochen. Wenn der Stromausfall im Kältemittelkompressionsvorgang
auftritt, erleidet der Kompressor die Rückstoßkraft des komprimierten Kältemittels in
der umgekehrten Richtung zur nor malen Rotationsrichtung, ist jedoch
noch immer in dem Zustand, bevor er beginnt, zu rotieren, und dreht
durch die Trägheitskraft
in der normalen Richtung. Während dieses
extrem kurzen Stromausfalls wird die Leistung von der Spannungsregulierungsschaltung 36 der Leistungswandlervorrichtung 32 zur
Steuerung 13 geleitet, und es wird an der Pulsüberwachungsschaltung 38 der
Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 an
die Steuerung 13 kein Rücksetzsignal
ausgegeben, so dass die Steuerung 13 im Betrieb ist. Demgemäß wird,
wenn die Leistung von der Versorgungseinheit 31 aus dem
vorstehenden Zustand wieder hergestellt ist, die Rotationskraft
des Kompressors 16 in der gleichen Normalrichtung wie vor
dem Stromausfall erhöht,
und die Klimaanlage 10 setzt ihren Betrieb wie vor dem
Stromausfall fort (Kühlbetrieb
oder Heizbetrieb).
-
Durch
die vorstehende Konstruktion hat das Kompressorsteuersystem 30 der
Klimaanlage 10 die folgenden Wirkungen (1) bis (3).
- (1) Die Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 gibt
das Rücksetzsignal β an die Steuerung 13 im Langzeit-
oder Kurzzeitstromausfall der Versorgungseinheit 31, und
die Steuerung 13 wird durch das Rücksetzsignal β rückgesetzt,
um den Kompressor 16 zu stoppen. Daher wird im Fall, dass der
Elektromotor des Kompressors 16 ein Ein-Phasen-Induktionsmotor ist, die Steuerung 13,
an welche die Leistung weiter von der Spannungsregulierungsschaltung 36 der
Leistungswandlervorrichtung 32 angelegt wird (im Fall des Kurzzeitleistungsausfalls),
zwangsweise rückgesetzt,
um den Kompressor 16 zu stoppen, selbst wenn der Kompressor 16 zum
Zeitpunkt des Auftretens eines Langzeit- oder Kurzzeitstromausfalls
im Kältemittelkompressionsvorgang
ist, und somit wird der Kompressor 16 zwangsweise durch
die Rückstoßkraft des
komprimierten Kältemittels
in der entgegengesetzten Richtung gedreht. Daher kann das Phänomen der
entgegengesetzten Rotation des Kompressors sicher verhindert werden.
- (2) Die Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 überwacht
den Leistungszustand der Versorgungseinheit 31 mit den
Impulsen, die durch die Pulserzeugungsschaltung 37 erzeugt
werden, und gibt das Rücksetzsignal β an die Steuerung 13 aus,
wenn die Leistung unterbrochen ist (im Fall des Langzeit- oder Kurzzeitstromausfalls). Wenn
daher die Spannung der Versorgungseinheit 31 momentan reduziert
ist, wird an die Steuerung 13 kein Rücksetzsignal β ausgegeben.
Demgemäß wird vermieden,
dass die Steuerung 13 rückgesetzt
und der Kompressor gestoppt wird, wenn die Spannung der Versorgungseinheit
momentan verringert ist. Daher kann der Fehlbetrieb des Kompressors 16 vermieden
werden, und die Zuverlässigkeit
des Betriebes der Klimaanlage 10 kann sichergestellt werden.
- (3) Die Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 gibt
das Rücksetzsignal β an die Steuerung 13 aus,
nachdem gegenüber
der Unterbrechung der Leistung der Versorgungsquelle 31 (das
Auftreten eines Stromausfalls) eine feststehende Zeit abgelaufen
ist, und die feststehende Zeit ist auf eine solche Zeit eingestellt,
dass, wenn der Stromausfall in dem Kältemittelkompressionsvorgang
des Kompressors 16 auftritt, der Kompressor selbst durch
die Rückstoßkraft des
komprimierten Kältemittels
nicht beginnt, in die entgegengesetzte Richtung zu drehen. Im Kurzzeitstromausfall,
bei dem der Leistungsunterbrechungszustand fortgesetzt wird, selbst
wenn vom Auftreten des Stromausfalles ausgehend, eine feststehende Zeit
abgelaufen ist, beginnt daher der Kompressor in der entgegengesetzten
Richtung zu drehen, die Steuerung 13 wird jedoch rückgesetzt,
und somit wird kein Betriebssignal α an den Kompressor 16 ausgegeben,
so dass das Umkehrphänomen
des Kompressors 16 sicher verhindert werden kann.
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In
dem extrem kurzzeitigen Stromausfall, bei dem der Leistungsunterbrechungszustand
beendet ist, bevor die feststehende Zeit gegenüber dem Auftrittszeitpunkt
des Stromausfalls abgelaufen ist, wird andererseits kein Rücksetzsignal β von der
Pulsüberwachungsschaltung 38 der
Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 an
die Steuerung 13 ausgegeben, und der Kompressor 16 beginnt
während
dieser Periode nicht, in die umgekehrte Richtung zu drehen. Daher dreht,
selbst nachdem der extrem kurzzeitige Stromausfall beendet ist,
der Kompressor 16 weiter in der normalen Richtung, so dass
verhindert werden kann, dass die Betriebsleistung der Klimaanlage 10 gesenkt
wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform
begrenzt und es können
verschiedene Modifikationen durchgeführt werden, ohne dass vom Gegenstand
der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
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Beispielsweise
erzeugt bei der vorstehenden Ausführungsform die Pulserzeugungsschaltung 37 der
Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 die
Impulse auf der Basis der Leistung der Versorgungseinheit 31.
Die Impulse können
jedoch auch auf der Basis der Leistung des Transformators 34 der
Leistungswandlervorrichtung 32 erzeugt werden. Ferner kann die
Leistungsüberwachungsvorrichtung 33 direkt
die Änderung
der Spannung der Versorgungseinheit überwachen, ohne dass die Leistung
der Versorgungseinheit 31 oder des Transformators 34 in
Impulse umgeformt wird.
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Gemäß dem Kompressorsteuersystem
für die
Klimaanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung überwacht
die Leistungsüberwachungsvorrichtung den
Leistungszustand der Versorgungseinheit und gibt das Rücksetzsignal
an die Steuerung zum Steuern des Betriebes des Kompressors aus,
wenn die Leistungsversorgung der Versorgungseinheit unterbrochen
ist. Die Steuerung wird durch das Rücksetzsignal rückgesetzt,
um den Kompressor zu stoppen. Daher kann, selbst wenn der Leistungsausfall
im Kältemittelkompressionsvorgang
des Kompressors auftritt, das Phänomen
der umgekehrten Rotation des Kompressors sicher verhindert werden.