DE69925653T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Verdichters mit veränderlicher Fördermenge - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verstellbaren Kompressor, der in einem Kältekreislauf angewendet wird, der bei Temperaturen von sowohl oberhalb als auch unterhalb der kritischen Temperatur des Kältemittels Wärmeaustausch ausführt. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines verstellbaren Kompressors, der seine Verstellung auf der Basis der Differenz zwischen einem Steuerdruck in einer Steuerkammer und einem Saugdruck in einer Saugdruckzone ändert.
  • Ein in einem Kältekreislauf angewendeter verstellbarer Kompressor hat im Allgemeinen ein Gehäuse, in dem eine Steuerkammer und eine drehbare Antriebswelle untergebracht sind. Zylinderbohrungen erstrecken sich durch einen Zylinderblock, welcher einen Teil des Gehäuses bildet. Ein Kolben ist zwecks Hin- und Herbewegung in jeder Zylinderbohrung aufgenommen. Auf der Antriebswelle in der Steuerkammer ist eine Taumelscheibe schrägstellbar gelagert. Die Taumelscheibe wandelt die Drehung der Antriebswelle in eine Hin- und Herbewegung der Kolben um. Diese zieht das Kältemittelgas aus einer Saugkammer in die zugehörige Zylinderbohrung, komprimiert das Kältemittel-Gas und lässt dann das komprimierte Kältemittegas in eine Auslasskammer aus. Die Neigung der Taumelscheibe wird in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem Druck der Zylinderbohrungen und dem Druck der Steuerkammer verändert. In anderen Worten ausgedrückt; die Taumelscheibenneigung wird in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem Saugdruck und dem Steuerdruck geändert. Die Neigung der Taumelscheibe ist geringer, wenn die Druck differenz größer ist. D. h., die Neigung der Taumelscheibe nimmt ab, wenn der Steuerdruck relativ zu dem Saugdruck höher wird. Eine Verringerung in der Neigung der Taumelscheibe verkürzt den Hub der Kolben und verringert die Verstellung des Kompressors. Ein solcher Kompressor ist aus dem Dokument EP-A-0 814 262 bekannt.
  • Ein typischer Kältekreislauf, der den vorhergehend genannten Kompressor aufweist, enthält ferner einen Verflüssiger, ein Expansionsventil und einen Verdampfer. Der Kompressor komprimiert das von dem Verdampfer gesandte gasförmige Kältemittel. Der Verflüssiger nimmt gasförmiges Kältemittel mit hohem Druck, hoher Temperatur von dem Kompressor entgegen. Der Verflüssiger kühlt dann das Kältemittel durch die Ausführung von Wärmeaustausch mit der Außenluft ab, wodurch das Kältemittel verflüssigt wird. Das Expansionsventil nimmt das verflüssigte Kältemittel von dem Verflüssiger auf und dehnt das Kältemittel in Nebel geringer Temperatur und geringen Drucks aus. Der Verdampfer vergast den Kältemittelnebel durch Ausführung von Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Luft, die in den Fahrgastraum zu bringen ist.
  • In einem typischen Kältekreislauf wird Chlorfluorkohlenwasserstoff als das Kältemittel verwendet. Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung beschreibt jedoch einen Kompressor, bei dem Kohlendioxid (CO2) als das Kältemittel verwendet wird. Die kritische Temperatur von Kohlendioxid beträgt 31 Grad Celsius, was ungefähr 20 Grad niedriger als die von Chlorfluorkohlenwasserstoff ist. In einem Kältekreislauf, in welchem Chlorfluorkohlenwasserstoff als das Kältemittel genutzt wird, kühlt der Verflüssiger das Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittel auf Temperaturen unterhalb der kritischen Temperatur des Chlorfluorkohlenwasserstoffs ab. In einem Kältekreislauf, in welchem Kohlendioxid als das Kältemittel verwendet wird, kann jedoch das Kohlendioxid insbesondere im Sommer, wenn die Außentemperatur hoch ist, in einen Temperaturbereich abgekühlt werden, der höher als die kritische Temperatur des Kohlendioxids ist.
  • Ein Kältekreislauf, bei welchem Chlorfluorkohlenwasserstoff als das Kältemittel verwendet wird, enthält ein Expansionsventil vom Temperaturtyp. Wenn die Geschwindigkeit der Kompressorantriebswelle ansteigt, während die auf den Kreis aufgebrachte thermische Belastung konstant bleibt, erhöht der Kompressor die Menge an aus diesem ausgelassenen Kältemittel. Dies erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittels in dem Kreis und verhindert, dass der Verdampfer einen ausreichenden Wärmeaustausch durchführt. Demgemäß nimmt der Grad der Überhitzung des Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittels an dem Auslass des Verdampfers ab. Das Expansionsventil vom Temperaturtyp reduziert die Strömungsgeschwindigkeit des dem Verdampfer zugeführten Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittels in Übereinstimmung mit einer Abnahme des Grads der Überhitzung. Die Reduzierung der Chlorfluorkohlenwasserstoff-Strömungsgeschwindigkeit gestattet, dass der Verdampfer einen ausreichenden Wärmeaustausch durchführt. Im Ergebnis wird der Grad der Überhitzung auf einem geeigneten Niveau gehalten. Folglich wird der Druck des von dem Verdampfer zu dem Kompressor zugeführten Kältemittels herabgesetzt. D. h., der Saugdruck wird herabgesetzt. Eine Abnahme des Saugdrucks resultiert in einer größeren Differenz zwischen dem Saugdruck und dem Steuerdruck, was wiederum die Kompressorverstellung verringert. Die Verringerung der Verstellung erhält die Kälteleistung des Kältekreislaufs aufrecht. Die Abnahme des Saugdrucks verringert außerdem die Verdampfungstemperatur des Chlorfluorkohlenwasserstoff-Kältemittels. Folglich kann der Kompressor auf optimale Weise in Übereinstimmung mit Schwankungen in seinem Saugdruck durch Bezugnahme auf die Temperatur oder den Druck des Kältemittels an dem Auslass des Verdampfers gesteuert werden.
  • Bei einem Kältekreislauf, in dem Kohlendioxid als das Kältemittel genutzt wird, kann der Verflüssiger das Kohlendioxid-Kältemittel in einen Temperaturbereich oberhalb der kritischen Temperatur von Kohlendioxid abkühlen. Dies zeigt, dass sich der Druck des Kältemittels in dem Verflüssiger in Übereinstimmung mit der auf den Kältekreislauf aufgebrachten thermischen Belastung ändert, selbst wenn die Temperatur des Kältemittels in dem Verflüssiger dieselbe ist. Daher enthält ein Kältekreislauf des Kohlendioxidtyps ein Expansionsventil des Drucktyps. Das Expansionsventil vom Drucktyp steuert die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in Übereinstimmung mit der Temperatur und dem Druck des Kältemittels in dem Verflüssiger, oder der Temperatur und dem Druck des von dem Kompressor ausgelassenen Kältemittels.
  • Ein Anstieg in der Geschwindigkeit der Kompressorantriebswelle bei auf dem Kältekreislauf wirkender konstanter thermischer Belastung erhöht zum Beispiel den Druck des Kältemittels, das aus dem Kompressor ausgelassen wird, oder den Auslassdruck. Ein Expansionsventil vom Drucktyp erhöht jedoch die Strömungsgeschwindigkeit des dem Verdampfer zugeführten Kohlendioxid-Kältemittels, wenn der Auslassdruck ansteigt, was verhindert, dass der Saugdruck des Kompressors schnell fällt. Daher wird die Verstellung des Kompressors nicht sofort verringert. Demgemäß wird die Kälteleistung des Kreislaufs nicht unverzüglich eingestellt. Ferner wird die Verdampfungstemperatur des Kohlendioxid-Kältemittels in dem Verdampfer nicht schnell herabgesetzt. Deshalb ist es schwierig, auf optimale Weise den Kompressor in Übereinstimmung mit Schwankungen des Saugdrucks unter Bezugnahme auf die Temperatur und den Druck des Kohlendioxid-Kältemittels an dem Auslass des Verdampfers zu steuern. Somit führt die Anwendung eines Expansionsventils vom Drucktyp in einem Kohlendioxid-Kältekreislauf zu einer zunehmenden unnötigen Betätigung des Kompressors, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors und die auf den Kompressor wirkende Belastung erhöht werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Energieverbrauch und die Belastung in einem verstellbaren Kompressor zu reduzieren, der in einem Kältekreislauf verwendet wird, der oberhalb und unterhalb der kritischen Temperatur des Kältemittels Wärmeaustausch ausführt.
  • Zur Lösung der vorhergehend genannten und anderer Aufgaben und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung ist ein verstellbarer Kompressor vorgesehen. Der Kompressor wird in einem Kältekreislauf verwendet, der den Wärmeaustausch bei Temperaturen oberhalb und unterhalb der kritischen Temperatur des Kältemittels ausführt. Der Kompressor enthält eine Saugdruckzone, eine Auslassdruckzone, eine Steuerkammer und ein Steuerventil. Der Druck der Saugdruckzone ist der Druck des Kältemittels, das aus einem Kältekreislauf in den Kompressor gezogen wird. Der Druck der Auslassdruckzone ist der Druck des Kältemittels, das aus dem Kompressor in den Kältekreislauf ausgelassen wird. Der Druck der Steuerkammer ist ein Steuerdruck. Das Steuerventil steuert die Differenz zwischen dem Steuerdruck in der Steuerkammer und dem Saugdruck in der Saugdruckzone, wodurch die Kompressorverschiebung gesteuert wird, welche die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf repräsentiert. Das Steuerventil steuert mindestens eine der Strömungsgeschwindigkeiten, die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Auslassdruckzone in die Steuerkammer zugeführten Kältemittels und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des von der Steuerkammer in die Saugdruckzone freigegebenen Kältemittels, wodurch die Differenz zwischen dem Steuerdruck und dem Saugdruck gesteuert wird. Der Kompressor enthält ferner eine Einrichtung zur Beschaffung von Informationen, die zur Steuerung der Kompressorverstellung von außerhalb des Kältekreislaufes erforderlich sind; eine Einrichtung zur Einstellung eines Sollwerts der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf in Übereinstimmung mit der Information und eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Steuerventils derart, dass der Sollwert gesucht wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch in einem Verfahren zur Steuerung eines verstellbaren Kompressors verkörpert, der in einem Kältekreislauf zur Anwendung kommt, der bei Temperaturen oberhalb und unterhalb der kritischen Temperatur des Kältemittels Wärmeaustausch ausführt. Der Kompressor enthält eine Saugdruckzone, deren Druck der Druck des Kältemittels ist, das aus einem Kältekreislauf in den Kompressor gezogen wird, eine Auslassdruckzone, deren Druck der Druck des Kältemittels ist, das aus dem Kompressor in den Kältekreislauf ausgelassen wird, und eine Steuerkammer, deren Druck ein Steuerdruck ist. Das Verfahren enthält die Schritte der Steuerung der Differenz zwischen dem Steuerdruck in der Steuerkammer und dem Saugdruck in der Saugdruckzone unter Nutzung eines Steuerventils, wodurch die Kompressorverstellung gesteuert wird, welche die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf repräsentiert, der Beschaffung von Informationen, die zur Steuerung der Kompressorverstellung von außerhalb des Kältekreislaufes erforderlich sind, der Einstellung eines Sollwerts der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf in Übereinstimmung mit der Information von außerhalb des Kältekreislaufes und der Steuerung des Steuerventils derart, dass der Sollwert gesucht wird.
  • Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung in Verbindung mit ihren Aufgaben und Vorteilen ist unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen am besten verständlich.
  • 1 ist eine Schnittansicht, die einen Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 2-2 in 1;
  • 3 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 3-3 in 1;
  • 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche das Verstellungs-Steuerventil gemäß 1 zeigt;
  • 5 ist ein Mollier-Diagramm;
  • 6 ist eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Außentemperatur und einem vorläufigen Sollwert des Auslassdrucks zeigt;
  • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Programm zur Steuerung des Kompressors gemäß 1 veranschaulicht;
  • 8 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht, die einen Kompressor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 9 ist ein Ablaufplan, der ein Programm zur Steuerung des Kompressors gemäß 8 veranschaulicht;
  • 10 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht, die einen Kompressor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 11 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht, die den Kompressor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
  • 12 ist ein Ablaufplan, das ein Programm zur Steuerung des Kompressors gemäß 10 veranschaulicht
  • 13 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht, die einen Kompressor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
  • 14 ist eine vergrößerte Teil-Schnittansicht, die einen Kompressor gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ein verstellbarer Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, sind ein vorderes Gehäuse 12 und ein hinteres Gehäuse 13 an einem Zylinderblock 11 befestigt. Der Zylinderblock 11 und das vordere Gehäuse 12 lagern mittels Radiallagern 15, 16 auf drehbare Weise eine Antriebswelle 14. Die Antriebswelle 14 ist mittels einer elektromagnetischen Kupplung (nicht gezeigt) mit einer externen Antriebsquelle wie zum Beispiel einem Fahrzeugmotor wirkverbunden. Die Kupplung überträgt die Leistung des Motors auf selektive Weise zu der Antriebswelle 14. Eine Steuerkammer 121 ist vor dem Zylinderblock 11 in dem vorderen Gehäuse 12 definiert.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist ein scheibenartiger Rotor 17 an der Antriebswelle 14 in der Steuerkammer 121 befestigt. Ein Haltearm 171, der ein Paar Führungsbohrungen 171 hat, erstreckt sich von dem Umfangsabschnitt des Rotors 17 aus. Eine Taumelscheibe 18 ist auf der Antriebswelle 14 in der Steuerkammer 121 gelagert. Die Taumelscheibe 18 kann bezüglich der Antriebswelle 14 geneigt werden und entlang dieser gleiten. Ein Paar Führungsarme 181 sind an der Taumelscheibe 18 angebracht. Ein Führungsstift 19 ist an dem distalen Ende jedes Führungsarms 181 gesichert. Jeder Führungsstift 19 ist in Eingriff mit der zugehörigen Führungsbohrung 172 und gleitet innerhalb von dieser. Der Eingriff zwischen den Führungsbohrungen 172 und den zugehörigen Führungsstiften 19 führt die Neigung der Taumelscheibe 18 und dreht die Taumelscheibe 18 einstückig mit der Antriebswelle 14.
  • Zylinderbohrungen 111 erstrecken sich durch den Zylinderblock 11. In jeder Zylinderbohrung 111 ist ein Kolben 20 untergebracht. Jeder Kolben 20 definiert eine Kompressionskammer 112 in der zugehörigen Zylinderbohrung 111. Der Kolben 20 ist durch ein Paar Gleitstücke 21 mit der Taumelscheibe 18 gekoppelt. Die Drehung der Taumelscheibe 18 wird mittels der Gleitstücke 21 in eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 20 in der Zylinderbohrung 111 umgewandelt.
  • Wie in 1 und 3 gezeigt ist, sind in dem hinteren Gehäuse 13 eine Saugkammer 131 und eine Auslasskammer 132 definiert. Eine Abteilplatte 22 und ein Paar von Ventilplatten 23, 24 sind zwischen dem Zylinderblock 11 und dem hinteren Gehäuse 13 angeordnet. Eine Saugöffnung 221 und eine Auslassöffnung 222 sind für jede Zylinderbohrung 111 in der Abteilplatte 22 vorgesehen. Eine Saugklappe 231 ist für jede Saugöffnung 221 in der Ventilplatte 23 vorgesehen, um die Saugöffnung 221 zu öffnen und zu schließen. Eine Auslassklappe 241 ist für jede Auslassöffnung 222 in der Ventilplatte 24 vorgesehen, um die Auslassöffnung 222 zu öffnen und zu schließen. Ein Halter 37 begrenzt den Öffnungsgrad der Auslassklappe 241.
  • Wenn sich jeder Kolben 20 aus seiner oberen Totpunkt-Position in seine untere Totpunkt-Position bewegt, wird das Kältemittelgas durch die entsprechende Saugöffnung 221 aus der Saugkammer 131 gezogen, wodurch die Saugklappe 231 geöffnet wird, um in die zugehörige Kompressionskammer 112 einzutreten. Wenn sich der Kolben 20 aus der unteren Totpunkt-Position in die obere Totpunkt-Position bewegt, öffnet das in der Kompressionskammer 112 komprimierte Kältemittelgas die entsprechende Auslassklappe 241 und strömt durch die zugehörige Auslassöffnung 222 in die Auslasskammer 132.
  • Der Kompressor bildet einen Teil des Kältekreislaufs 38. Der Kältekreislauf 38 enthält einen Verflüssiger 39, ein Expansionsventil 40 vom Drucktyp und einen Verdampfer 41. Der Verflüssiger 39 nimmt gasförmiges Kältemittel unter hohem Druck, mit hoher Temperatur aus der Auslasskammer 132 des Kompressors entgegen. Der Verflüssiger 39 kühlt dann das Kältemittel durch Transformieren von Wärme an die Außenluft ab, wodurch das Kältemittel verflüssigt wird. Das Expansionsventil 40 nimmt das verflüssigte Kältemittel aus dem Verflüssiger 39 entgegen und expandiert das Kältemittel zu Nebel mit geringer Temperatur und geringem Druck. Der Verdampfer 41 vergast den Kältemittelnebel durch Ausführung von Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Luft, die in den Fahrgastraum zu leiten ist. Das vergaste Kältemittel wird in die Saugkammer 131 des Kompressors gezogen. Das Expansionsventil 40 stellt die Strömungsgeschwindigkeit des in den Verdampfer 41 gebrachten Kältemittels in Übereinstimmung mit dem Druck des Kältemittels, das aus der Auslasskammer 132 ausgelassen wird, oder dem Auslassdruck Pd des Kompressors ein.
  • 5 ist ein Mollier-Diagramm für das Kohlendioxid-Kältemittel. Die horizontale Achse repräsentiert die Enthalpie und die vertikale Achse repräsentiert den Druck. Die Linie E1 repräsentiert eine Linie für gesättigte Flüssigkeit und eine Linie für gesättigten Dampf. Die Linie E2 repräsentiert eine Linie für die kritische Temperatur von Kohlendioxid. Die Linie D1 repräsentiert die Verdampfungsphase in dem Verdampfer 41. Die Linie D2 repräsentiert die Kompressionsphase, oder den Kompressionshub des Kompressors. Die Linie D3 repräsentiert die Verflüssigungsphase, welche in dem Verflüssiger 39 auftritt. Die Linie D4 repräsentiert die Expansionsphase, welche durch das Expansionsventil 40 bewirkt wird. In dem Beispiel gemäß 5 ist die Außentemperatur Te, welche durch die Linie E3 repräsentiert wird, höher als die durch die Linie E2 der kritischen Temperatur repräsentierte kritische Temperatur. Deshalb wird die Verflüssigung des Kohlendioxid-Kältemittels in einem überkritischen Bereich, d. h. bei Temperaturen höher als die kritische Temperatur ausgeführt.
  • Die Neigung der Taumelscheibe 18 verändert sich in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Druck der Steuerkammer 121 und dem Druck der Kompressionskammern 112. Insbesondere bestimmt die Differenz zwischen dem Druck der Steuerkammer 121 (Steuerdruck Pc) und dem Druck der Saugkammer 131 (Saugdruck Ps) oder die Druckdifferenz Pc-Ps die Neigung der Taumelscheibe 18. Bei diesem Kompressor wird der Steuerdruck Pc auf einem Wert gehalten, der höher als der Saugdruck Ps (Pc>Ps) ist. Ein Anstieg in der Druckdifferenz Pc-Ps verringert die Neigung der Taumelscheibe 18. Dies verkürzt den Hub jedes Kolbens 20 und verringert die Verstellung des Kompressors. Andererseits vergrößert eine Verringerung in der Druckdifferenz Pc-Ps die Neigung der Taumelscheibe 18. Dies verlängert den Hub jedes Kolbens 20 und vergrößert die Verstellung.
  • Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Verstellungs-Steuerventil 25 in dem hinteren Gehäuse 13 angeordnet, um die Strömung des Kältemittelgases aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121 zu steuern. Das Kältemittelgas in der Steuerkammer 121 strömt durch einen Druckbegrenzungsdurchgang 113, welcher eine Drosselklappe hat, und erreicht dann die Saugkammer 131. Der Druck in der Steuerkammer 121 oder der Steuerdruck Pc wird durch zwei Faktoren bestimmt. Der erste Faktor ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittelgases, das aus der Steuerkammer 121 und in die Saugkammer 131 durch den Begrenzungsdurchgang 113 gebracht wird. Der zweite Faktor ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittelgases, das aus der Auslasskammer 132 mittels des Steuerventils 25 in die Steuerkammer gebracht wird.
  • Wie in 4 gezeigt ist, hat das Verstellungs-Steuerventil 25 einen Solenoid 26 und einen Ventilmechanismus 27. Das Solenoid 26 enthält eine Spule 261, einen feststehenden Stahlkern 262, einen beweglichen Stahlkern 263, eine Antriebsstange 264, welche an dem beweglichen Kern 263 gesichert ist, und eine Rücksprungfeder 265. Der Ventilmechanismus 27 enthält eine Ummantelung 28, eine in der Ummantelung definierte Ventilkammer 281, einen in der Ventilkammer 281 untergebrachten Ventilkörper 29 und eine Haltefeder 30 zum Halten des Ventilkörpers 29.
  • Wenn die Spule 261 mit elektrischem Strom versorgt wird, wird zwischen dem beweglichen Kern 263 und dem feststehenden Kern 262 eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt. Somit drückt der Antriebsstab 264, welcher an dem beweglichen Kern befestigt ist, den Ventilkörper 29 in eine das Ventilloch 282 schließende Richtung. Die Rücksprungfeder 265 drückt den beweglichen Kern 263 weg von dem feststehenden Kern 262.
  • Die Ummantelung 28 enthält eine Öffnung 283. Die Ventilkammer 281 ist durch die Öffnung 283 und einen Durchgang 31 mit der Steuerkammer 121 verbunden. Das Ventilloch 282 ist durch einen Durchgang 32 mit der Auslasskammer verbunden. Wenn der Ventilkörper 29 das Ventilloch 282 öffnet, wird das unter hohem Druck stehende Kältemittelgas in der Auslasskammer 132 durch einen Überdruckdurchgang in die Steuerkammer 121 gesandt, welcher durch den Durchgang 32, das Ventilloch 282, die Ventilkammer 281 und die Öffnung 283 ausgebildet wird.
  • Eine resultierende Kraft (Fo+F2) der Kraft Fo des Solenoids 26 und der Druckkraft F2 der Haltefeder 30 drückt den Ventilkörper 29 in die das Ventilloch 282 schließende Richtung. Eine resultierende Kraft (Pd1+F1) der Kraft Pd1 des Auslassdrucks Pd, die auf den Ventilkörper 29 wirkt, und der Druckkraft F1 der Rücksprungfeder 265 wirkt gegen die resultierende Kraft Fo+F2. D. h., die resultierende Kraft Pd1+F1 drückt das Ventil 29 in die das Ventilloch 282 öffnende Richtung. Wenn folglich die Kraft Pd1 des auf den Ventilkörper 29 wirkenden Auslassdrucks Pd größer als die Kraft Fo+F2–F1 ist, öffnet der Ventilkörper 29 das Ventilloch 282 und gestattet, dass das unter hohem Druck stehende Kältemittel aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121 fließt. Wenn andererseits die Kraft Pd1 kleiner als die Kraft Fo+F2-F1 ist, schließt der Ventilkörper 29 das Ventilloch 282 und stoppt die Strömung des unter hohem Druck stehenden Kältemittels aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121. Auf diese Weise steuert das Steuerventil 25 die Strömung des Kältemittels aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121.
  • Wenn der dem Solenoid 26 zugeführte Strom bei einem konstanten Wert aufrechterhalten wird, d. h., wenn die Kraft Fo des Solenoids 26 konstant ist, bewegt sich der Ventilkörper 29 in Übereinstimmung mit Schwankungen der Kraft Pd1, welche die Kraft des Auslassdrucks Pd ist, die auf den Ventilkörper 29 wirkt. Insbesondere erhöht ein Anstieg des Auslassdrucks Pd oder ein Anstieg in der Kraft Pd1 die geöffnete Fläche des Ventillochs 282, wodurch die Menge an aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121 fließenden Kältemittels vergrößert wird. Dies erhöht den Steuerdruck Pc in der Steuerkammer 121, wodurch die Differenz zwischen dem Steuerdruck Pc und dem Saugdruck Ps erhöht wird. Folglich nimmt die Neigung der Taumelscheibe 18 ab, welche die Verstellung des Kompressors derart reduziert, dass der Auslassdruck Pd abnimmt.
  • Wenn der Auslassdruck Pd abnimmt, d. h. wenn die Kraft Pd1 abnimmt, verringert der Ventilkörper 29 die geöffnete Fläche des Ventillochs 282, wodurch die Menge an unter hohem Druck stehenden Kältemittels reduziert wird, das aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121 gelangt. Dies verringert den Steuerdruck Pc in der Steuerkammer 121 und daher verringert sich die Differenz zwischen dem Steuerdruck Pc und dem Saugdruck Ps. Infolgedessen vergrößert sich die Neigung der Taumelscheibe 18, welche die Verstellung des Kompressors derart erhöht, dass der Auslassdruck Pd zunimmt.
  • Auf diese Weise dient das Steuerventil 25 dazu, den Auslassdruck Pd herabzusetzen, wenn der Druck Pd ansteigt, und dient dazu, den Druck Pd zu erhöhen, wenn der Druck Pd abnimmt. In anderen Worten ausgedrückt, das Steuerventil 25 richtet den Druck Pd auf einen vorbestimmten oder einen Sollwert aus.
  • Das Steuerventil 25 ändert den vorbestimmten Wert, auf welchen der Auslassdruck Pd gerichtet ist, oder den Wert des Soll-Auslassdrucks, in Übereinstimmung mit dem Wert des dem Solenoid 26 zugeführten Stroms. Zum Beispiel verstärkt ein Anstieg in dem Wert des dem Solenoid 26 zugeführten Stroms die Kraft Fo des Solenoids 26, das den Ventilkörper 29 in die Schließrichtung drückt. Dies verkleinert die geöffnete Fläche des Ventillochs 282 und setzt den Steuerdruck Pc der Steuerkammer 121 herab. Im Ergebnis wird die Kompressor verstellung vergrößert und der Auslassdruck Pd wird erhöht. Das Steuerventil 25 dient dazu, den vergrößerten Auslassdruck Pd zu suchen bzw. nach diesem zu streben. Auf diese Weise sucht das Steuerventil 25 einen höheren Auslassdruck Pb, wenn der Wert des dem Solenoid 26 zugeführten Strom ansteigt. D. h., das Steuerventil 25 dient dazu, den Soll-Auslassdruck in Übereinstimmung mit dem Wert des dem Solenoid 26 zugeführten Stroms zu ändern.
  • Eine in 4 veranschaulichte Steuereinrichtung 33 steuert den elektrischen Strom zu dem Solenoid 26 des Steuerventils 25. Die Steuereinrichtung 33 ist zum Beispiel durch einen Computer 33 gebildet und enthält eine Einstelleinrichtung 331 zum Einstellen eines Soll-Auslassdrucks und eine Zuführungseinrichtung 332 zur Zuführung von Strom zu dem Solenoid 26. Die Zuführungseinrichtung 332 steuert den Wert des Stroms zu dem Solenoid 26 in Übereinstimmung mit dem durch die Einstelleinrichtung 331 eingestellten Soll-Auslassdruck. Die Einstelleinrichtung 331 stellt einen soll-Auslassdruck auf der Basis von Informationen von einem Außentemperatursensor 34, welcher die Außentemperatur erfasst, einem Fach- bzw. Raumtemperatursensor 35, welcher die Temperatur in dem Fahrgastraum erfasst, und einem Temperaturregler 36 ein. Der Treiber stellt mit dem Temperaturregler 36 eine Soll-Raumtemperatur ein. Die Zuführungseinrichtung 332 steuert den Strom zu dem Solenoid 26 derart, dass der eingestellte Soll-Auslassdruck erzielt wird.
  • Die Steuereinrichtung 33 führt ein Programm gemäß 7 zur Steuerung des Kompressors aus. Die Einstelleinrichtung 331 der Steuereinrichtung 33 bildet in jedem vorbestimmten Intervall Momentwerte der durch den Außentemperatursensor 34 erfassten Außentemperatur Te und der durch den Raumtemperatursensor 35 erfassten Raumtemperatur Ts. Auf den Empfang der im Schritt 101 gebildeten Momentwerte der Außentemperatur Te hin bewegt sich die Einstelleinrichtung 331 zum Schritt 102. Im Schritt 102 bestimmt die Einstellein richtung 331 auf vorläufige Weise einen Soll-Auslassdruck Pdx. Der vorläufige Soll-Auslassdruck Pdx ist der Minimalwert des Auslassdrucks Pd. Die Linie E4 in 5 ist ein Datenverzeichnis, das den vorläufigen Soll-Auslassdruck Pdx repräsentiert. Die Linie H in 6 repräsentiert die Beziehung zwischen der Außentemperatur Te und dem vorläufigen Soll-Auslassdruck Pdx. Die Einstelleinrichtung 331 bestimmt den vorläufigen Soll-Auslassdruck Pdx unter Nutzung der verzeichneten Daten gemäß 5 und 6. Wie in 6 gezeigt ist, steigt der vorläufige Soll-Auslassdruck Pdx, wenn die Außentemperatur Te ansteigt, welche die auf den Kältekreislauf 38 wirkende thermische Belastung anzeigt.
  • Im Schritt 103 liest die Einstelleinrichtung 331 die als Momentwerte gebildete Raumtemperatur Ts. In einem nachfolgenden Schritt 104 beurteilt die Einstelleinrichtung 331, ob die Raumtemperatur Ts niedriger als der niedrigste Wert eines zulässigen Bereichs ist. Der zulässige Bereich wird auf der Basis einer Soll-Raumtemperatur To bestimmt, die durch den Temperaturregler 36 eingestellt wird. Der zulässige Bereich erstreckt sich insbesondere von einer Temperatur, die um einen vorbestimmten Wert ΔT geringer als die Solltemperatur To ist, bis zu einer Temperatur, die um den Wert ΔT höher als die Solltemperatur ist. D. h., der zulässige Bereich ist zwischen den Temperaturen To–ΔT und To+ΔT. Wenn die Raumtemperatur Ts in dem Schritt 104 geringer als der niedrigste Wert (To–ΔT) in dem zulässigen Bereich ist, beurteilt die Einstelleinrichtung 331, dass die auf den Kältekreislauf 38 aufgebrachte thermische Belastung für die aktuelle Kälteleistung des Kreislaufs 38 relativ gering ist.
  • Im Schritt 105 verringert die Einstelleinrichtung 331 den Wert des vorläufigen Soll-Auslassdrucks Pdx in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der Raumtemperatur Ts und dem niedrigsten Wert (To–ΔT) in dem zulässigen Bereich. Im Schritt 108 stellt die Einstelleinrichtung 331 den vorläu figen Soll-Auslassdruck Pdx als einen Soll-Auslassdruck Pdo ein.
  • Wenn im Schritt 104 die Raumtemperatur Ts größer als der niedrigste Wert (To–ΔT) des zulässigen Bereichs ist, bewegt sich die Einstelleinrichtung 331 zum Schritt 106. Im Schritt 106 beurteilt die Einstelleinrichtung 331, ob die Raumtemperatur Ts höher als der höchste Wert (To+ΔT) in dem zulässigen Bereich ist. Wenn die Raumtemperatur Ts höher als der höchste Wert (To+ΔT) in dem zulässigen Bereich ist, beurteilt die Einstelleinrichtung 331, dass die auf den Kältekreislauf 38 aufgebrachte thermische Belastung für die aktuelle Kälteleistung des Kreislaufs 38 relativ groß ist und bewegt sich zu Schritt 107.
  • Im Schritt 107 erhöht die Einstelleinrichtung 331 den vorläufigen Soll-Auslassdruck Pdx in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der Raumtemperatur Ts und dem höchsten Wert (To+ΔT) in dem zulässigen Bereich. In einem nachfolgenden Schritt 108 stellt die Einstelleinrichtung 331 den erhöhten Wert Pdx als den Soll-Auslassdruck Pdo ein.
  • Wenn die Raumtemperatur Ts im Schritt 106 gleich dem höchsten oder geringer als der höchste Wert (To+ΔT) in dem zulässigen Bereich ist, beurteilt die Einstelleinrichtung 331, dass die Raumtemperatur Ts in dem zulässigen Bereich ist, oder dass die aktuelle Kälteleistung des Kreislaufs 38 ausreichend ist. In diesem Fall bewegt sich die Einstelleinrichtung 331 zu Schritt 108, ohne den vorläufigen Soll-Auslassdruck Pdx zu ändern. Im Schritt 108 stellt die Einstelleinrichtung 331 den vorläufigen Solldruck Pdx als den Soll-Auslassdruck Pdo ein.
  • Im Schritt 109 steuert die Zuführungseinrichtung 332 der Steuereinrichtung 33 den dem Solenoid 26 zugeführten Strom auf der Basis des in den vorhergehenden Schritten eingestellten Soll-Auslassdrucks Pdo. Wenn der Soll-Auslassdruck Pdo erhöht ist, erhöht die Zuführungseinrichtung 332 den dem Solenoid 26 zugeführten Stromwert. Wenn der Solldruck Pdo verringert ist, verringert die Zuführungseinrichtung 332 den dem Solenoid 26 zugeführten Stromwert. Das Solenoid 26 erzeugt eine Druckkraft in Übereinstimmung mit dem zugeführten Stromwert. Daher dient das Steuerventil 25 dazu, den Soll-Auslassdruck Pdo zu suchen, welcher durch den zugeführten Stromwert bestimmt wird.
  • Ein Abfall in der auf den Kreislauf 38 aufgebrachten thermischen Belastung setzt den Soll-Auslassdruck Pdo herab. Das Steuerventil 25 dient daher zur Verringerung der Kompressorverstellung. Andererseits vergrößert ein Anstieg in der thermischen Belastung den Soll-Auslassdruck Pdo. Das Steuerventil 25 dient somit der Vergrößerung der Kompressorverstellung.
  • Wie vorhergehend beschrieben ist, stellt die Einstelleinrichtung 331 der Steuereinrichtung 33 den Soll-Auslassdruck Pdo auf der Basis der Außentemperatur Te, welche durch den Außentemperatursensor 34 erfasst wird, der Raumtemperatur Ts, die durch den Raumtemperatursensor 35 erfasst wird, und der Soll-Raumtemperatur To ein, die durch den Temperaturregler 36 eingestellt wird. In anderen Worten erklärt, der Sensor 331 ermittelt die thermische Belastung und die Kälteleistung der Kreislaufs 38 auf der Basis der Informationen von außerhalb des Kreislaufs 38. Die Einstelleinrichtung 331 stellt dann schnell den Soll-Auslassdruck Pdo in Übereinstimmung mit der ermittelten thermischen Belastung und der Kälteleistung ein. Die Zuführungseinrichtung 332 der Steuereinrichtung 33 steuert den dem Steuerventil 25 zugeführten Strom auf der Basis des Soll-Auslassdrucks Pdo. Das Steuerventil 25 steuert die Strömung des Kältemittels aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121, d. h., das Steuerventil 25 steuert die Differenz zwischen dem Steuerdruck Pc in der Steuerkammer 121 und dem Saugdruck Ps, wodurch die Kompressorverstellung gesteuert wird.
  • Der Auslassdruck Pd des Kältemittels ist eine Funktion der Kompressorverstellung, oder eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kreislauf 38. Daher stellt die Steuereinrichtung 33 die Soll-Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf 38 in Übereinstimmung mit der thermischen Belastung und der Kälteleistung des Kreislaufs 38 ein. Die Steuereinrichtung 33 steuert dann den dem Steuerventil 25 zugeführten Strom, wodurch die Soll-Strömungsgeschwindigkeit erzielt wird.
  • Die Geschwindigkeit der Antriebswelle 14 ist eine Funktion der Geschwindigkeit des Fahrzeugmotors. Schwankungen der Motorgeschwindigkeit bewirken Schwankungen in der Geschwindigkeit der Antriebswelle 14. Dies wiederum bewirkt Schwankungen in der Kompressorverstellung oder im Auslassdruck Pd. Gemäß der Erfindung wird der Soll-Auslassdruck Pdo jedoch in Übereinstimmung mit Informationen bestimmt, die von außerhalb des Kreislaufs 38 ermittelt werden, und der Auslassdruck Pd, welcher der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf 38 entspricht, sucht schnell den Soll-Auslassdruck Pdo. Dies reduziert den unnötigen Betrieb des Kompressors, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors und die auf den Kompressor wirkende Belastung optimiert werden.
  • Wenn die thermische Belastung zunimmt, erhöht der Kältekreislauf 38 die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kreislauf 38, um seine Kälteleistung zu verstärken. Wenn die thermische Belastung abnimmt, verringert der Kältekreislauf 38 die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kreislauf 38, um seine Kälteleistung herabzusetzen. Deshalb ist die auf der Basis der Außentemperatur Te, der Raumtemperatur Ts und der Solltemperatur To ermittelte thermische Belastung eine geeignete Information zur schnellen Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kreislauf 38.
  • Die Einstelleinrichtung 331 stellt den vorläufigen Soll-Auslassdruck Pdx auf der Basis der Außentemperatur Te ein. Die Einstelleinrichtung 331 beurteilt auf der Basis der aktuellen Raumtemperatur Ts und der Soll-Raumtemperatur To, ob die aktuelle Raumtemperatur Ts in dem zulässigen Bereich ist. Wenn die Temperatur Ts außerhalb des zulässigen Bereichs ist, stelle die Einstelleinrichtung 331 den vorläufigen Soll-Auslassdruck Pdx ein, um den Soll-Auslassdruck Pdo zu erzielen. Auf diese Weise wird der Solldruck Pdo für den aktuellen Status optimiert und der Kompressor wird optimal gesteuert.
  • Das Expansionsventil 40 vom Drucktyp steuert die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in Übereinstimmung mit dem Auslassdruck Pd, wodurch Schwankungen des Auslassdrucks Pd aufgrund von Geschwindigkeitsschwankungen der Antriebswelle 14 unterdrückt werden. Somit dient das Expansionsventil 40 dazu, dass der Sollwert des Auslassdrucks Pd noch schneller gesucht wird.
  • Da sich die Außentemperatur und die Raumtemperatur nicht plötzlich ändern, ist es nicht erforderlich, dass die Steuereinrichtung 33 Daten schnell bearbeitet. Deshalb ist das Steuerungssystem gemäß 17 nicht teuer konstruiert.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben. Ähnliche oder gleiche Bezugszeichen sind den Komponenten gegeben, die den entsprechenden Komponenten des Ausführungsbeispiels gemäß 17 ähnlich sind oder gleichen.
  • Wie in 8 gezeigt ist, enthält ein Steuerventil 42 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Solenoid 43 und einen Ventilmechanismus 44. Das Solenoid 43 enthält eine Spule 431, einen feststehenden Stahlkern 432, einen beweglichen Stahlkern 433, eine Antriebsstange 434, welche an dem beweglichen Kern 433 gesichert ist, und eine Rück sprungfeder 435. Der Ventilmechanismus 44 enthält eine Ummantelung 45, eine in der Ummantelung 45 definierte Ventilkammer 451, einen in der Ventilkammer 451 untergebrachten Ventilkörper 46, eine Haltefeder 47 zum Halten des Ventilkörpers 46, eine in der Ummantelung 45 definierte druckempfindliche Kammer 452, einen in der druckempfindlichen Kammer 452 befindlichen Faltenbalg 48 und eine Feder 49. Der Faltenbalg 48 enthält eine druckempfindliche Platte 481, welche mit der Antriebsstange 434 gekoppelt ist. Die Feder 49 drückt die Platte 481 in eine den Faltenbalg 48 ausdehnende Richtung.
  • Der Saugdruck Ps in der Saugkammer 131 steht mittels eines Durchgangs 50 und einer Öffnung 455 mit der druckempfindlichen Kammer 452 in Verbindung. Die Platte 481 des Faltenbalgs 48 nimmt eine Kraft Ps1 des Saugdrucks Ps in der druckempfindlichen Kammer 452 auf. Die Druckkraft der Feder 49 wirkt gegen die Kraft Ps1. Der bewegliche Kern 433 wird mittels einer Kraft entsprechend dem Wert des der Spule 431 zugeführten Stroms in Richtung auf den feststehenden Kern 432 gedrückt. D. h., die Druckkraft des Solenoids 43 wirkt gegen die Druckkraft der Feder 49. Die Rücksprungfeder 435 drückt den beweglichen Kern 433 von dem feststehenden Kern 432 weg.
  • Die Ummantelung 45 enthält Öffnungen 453, 454 und 455. Ein Ventilloch 456 ist mittels der Öffnung 453 und des Durchgangs 31 mit der Steuerkammer 121 verbunden. Die Ventilkammer 451 ist mittels der Öffnung 454 und des Durchgangs 32 mit der Auslasskammer 132 verbunden. Die druckempfindliche Kammer 452 ist mittels der Öffnung 455 und des Durchgangs 50 mit der Saugkammer 131 verbunden. Wenn der Ventilkörper 29 das Ventilloch 456 öffnet, strömt das unter hohem Druck stehende Kältemittel aus der Auslasskammer 132 durch einen Überdruckdurchgang, welcher durch den Durchgang 32 gebildet wird, die Öffnung 454, die Ventilkammer 451, das Ventilloch 456, die Öffnung 453 und den Durchgang 31 in die Steuerkammer 121.
  • Eine resultierende Kraft (Fo+F5+Ps1) der Kraft Fo des Solenoids 43, der Druckkraft F5 der Haltefeder 47 und der Kraft Ps1 des auf den Faltenbalg 48 wirkenden Saugdrucks Ps drückt den Ventilkörper 46 in eine das Ventilloch 456 schließende Richtung. Eine resultierende Kraft (F3+F4) der Kraft F3 der Rücksprungfeder 435 und der Kraft F4 der Feder 49 wirkt entgegen der resultierenden Kraft Fo+F5+Ps1. D. h., die resultierende Kraft F3+F4 drückt das Ventil 46 in eine das Ventilloch 456 öffnende Richtung. Daher öffnet der Ventilkörper 46, wenn die Kraft Ps1 des Saugdrucks Ps, die auf den Faltenbalg 48 wirkt, geringer als die Kraft F3+F4–Fo–F5 ist, das Ventilloch 456 und gestattet, dass das Kältemittel hohen Drucks aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121 strömt. Wenn andererseits die Kraft Ps1 größer als die Kraft F3+F4–Fo–F5 ist, schließt der Ventilkörper 46 das Ventilloch 456 und stoppt die Strömung des Kältemittels hohen Drucks aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121. Auf diese Weise steuert das Steuerventil 42 die Strömung des Kältemittels aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121.
  • Wenn der dem Solenoid 43 zugeführte Strom auf einem konstanten Wert gehalten wird, d. h., wenn die Kraft Fo des Solenoids 43 konstant ist, bewegt sich der Faltenbalg 48 in Übereinstimmung mit Schwankungen der Kraft Ps1, welche die Kraft des Saugdrucks Ps ist, der auf den Faltenbalg 48 wirkt. Insbesondere, wenn der Saugdruck Ps sinkt, oder wenn die Kraft Ps1 abgeschwächt wird, vergrößert der Ventilkörper 46 die geöffnete Fläche des Ventillochs 456, wodurch die Menge an Kältemittel vergrößert wird, das von der Auslasskammer 132 zu der Steuerkammer 121 strömt. Dies vergrößert den Steuerdruck Pc in der Steuerkammer 121, wodurch die Differenz zwischen dem Steuerdruck Pc und dem Saugdruck Ps vergrößert wird. Infolgedessen nimmt die Neigung der Taumelscheibe 18 ab, was die Verstellung des Kompressors derart reduziert, dass der Saugdruck Ps zunimmt.
  • Wenn der Saugdruck Ps zunimmt, d. h., wenn die Kraft Ps1 verstärkt wird, verringert der Ventilkörper 46 die geöffnete Fläche des Ventillochs 456, wodurch die Menge an Kältemittel reduziert wird, das aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121 strömt. Dies setzt den Steuerdruck Pc in der Steuerkammer 121 herab und verringert somit die Differenz zwischen dem Steuerdruck Pc und dem Saugdruck Ps. In der Folge nimmt die Neigung der Taumelscheibe 18 zu, welche die Verstellung des Kompressors derart vergrößert, dass der Saugdruck Ps herabgesetzt wird.
  • Auf diese Weise dient das Steuerventil 42 dazu, den Saugdruck Ps zu verstärken, wenn der Druck Ps abnimmt, und dient dazu, den Druck Ps zu verringern, wenn der Druck Ps ansteigt. In anderen Worten ausgedrückt, das Steuerventil 42 leitet den Druck Ps in Richtung auf einen vorbestimmten oder Sollwert.
  • Das Steuerventil 42 ändert den vorbestimmten Wert, auf welchen der Saugdruck Ps ausgerichtet werden soll, oder den Wert des Soll-Saugdrucks in Übereinstimmung mit dem Wert des dem Solenoid 43 zugeführten Stroms. Ein Anstieg in dem Wert des dem Solenoid 43 zugeführten Stroms verstärkt zum Beispiel die Kraft Fo des Solenoids 43, die den Ventilkörper 46 in die Schließrichtung drückt. Dies verringert die geöffnete Fläche des Ventillochs 456 und setzt den Steuerdruck Pc der Steuerkammer 121 herab. Im Ergebnis nimmt die Kompressorverstellung zu und der Saugdruck Ps wird allmählich verringert. Das Steuerventil 42 dient dazu, nach dem abgesenkten Saugdruck Ps zu streben. Auf diese Weise sucht das Steuerventil 42 nach einem geringeren Saugdruck Ps, wenn der Wert des dem Solenoid 43 zugeführten Stroms ansteigt. D. h., das Steuerventil 42 dient dazu, den Soll- Saugdruck in Übereinstimmung mit dem Wert des dem Solenoid 43 zugeführten Stroms zu ändern.
  • Die Steuereinrichtung 51 steuert den dem Solenoid 43 zugeführten Strom in dem Steuerventil 42. Die Steuereinrichtung 51 enthält eine Einstelleinrichtung 511 zum Einstellen des Soll-Saugdrucks und eine Zuführungseinrichtung 512 zur Zuführung eines Stroms zum Solenoid 43. Die Einstelleinrichtung 511 stellt den Soll-Saugdruck auf der Basis von Informationen von dem Raum-Temperatursensor 35 und dem Temperaturregler 36 ein. Die Zuführungseinrichtung 512 steuert den dem Solenoid 43 zugeführten Strom derart, dass der eingestellte Soll-Saugdruck erzielt wird.
  • Die Steuereinrichtung 51 führt ein Programm gemäß 9 zur Steuerung des Kompressors durch. Im Schritt 201 bestimmt die Einstelleinrichtung 511 der Steuereinrichtung 51 auf vorläufige Weise den Wert des Soll-Saugdrucks Psx auf der Basis der Soll-Raumtemperatur To, die mittels des Temperaturreglers 36 eingestellt wird.
  • Im Schritt 202 liest die Einstelleinrichtung 511 die als Momentwerte gebildete Raumtemperatur Ts. Auf die gleiche Weise wie im Schritt 104 gemäß 7 beurteilt die Einstelleinrichtung 511, ob die Raumtemperatur Ts niedriger als der niedrigste Wert des Werts (To–ΔT) des zulässigen Bereichs ist, welcher auf der Basis der Soll-Raumtemperatur To bestimmt wird. Wenn die Raumtemperatur Ts geringer als der niedrigste Wert (To–ΔT) in dem zulässigen Bereich ist, beurteilt die Einstelleinrichtung 511, dass die auf den Kältekreislauf 38 aufgebrachte thermische Belastung für die aktuelle Kälteleistung des Kreislaufs 38 relativ klein ist.
  • Im Schritt 204 vergrößert die Einstelleinrichtung 511 den Wert des vorläufigen Soll-Saugdrucks Psx in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der Raumtemperatur Ts und dem niedrigsten Wert in dem zulässigen Bereich (To–ΔT). Im Schritt 207 stellt die Einstelleinrichtung 511 den vorläufigen Solldruck Psx als einen Soll-Saugdruck Pso ein.
  • Wenn im Schritt 203 die Raumtemperatur Ts größer als der niedrigste Wert (To–ΔT) des zulässigen Bereichs ist, bewegt sich die Einstelleinrichtung 511 zum Schritt 205. Auf die gleiche Weise wie im Schritt 106 gemäß 7 beurteilt die Einstelleinrichtung 511, ob die Raumtemperatur Ts im Schritt 205 höher als der höchste Wert (To+ΔT) des zulässigen Bereichs ist. Wenn die Raumtemperatur Ts höher als der höchste Wert (To+ΔT) des zulässigen Bereichs ist, beurteilt die Einstelleinrichtung 511, dass die auf den Kältekreislauf 38 aufgebrachte thermische Belastung für die aktuelle Kälteleistung des Kreislaufs 38 relativ groß ist und bewegt sich zu Schritt 206.
  • Im Schritt 206 verringert die Einstelleinrichtung 511 den vorläufigen Soll-Saugdruck Psx in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der Raumtemperatur Ts und dem höchsten Wert (To+ΔT) in dem zulässigen Bereich. In einem nachfolgenden Schritt 207 stellt die Einstelleinrichtung 511 den verringerten Wert Psx als den Soll-Saugdruck Pso ein.
  • Wenn die Raumtemperatur Ts im Schritt 205 gleich dem höchsten oder geringer als der höchste Wert (To+ΔT) ist, beurteilt die Einstelleinrichtung 511, dass die Raumtemperatur Ts in dem zulässigen Bereich ist, oder dass die aktuelle Kälteleistung des Kreislaufs 38 ausreichend ist. In diesem Fall bewegt sich die Einstelleinrichtung 511 zum Schritt 207, ohne den vorläufigen Soll-Saugdruck Psx zu ändern. Im Schritt 207 stellt die Einstelleinrichtung 511 den vorläufigen Solldruck Psx als den Soll-Auslassdruck Pso ein.
  • Im Schritt 208 steuert die Zuführungseinrichtung 512 der Steuereinrichtung 51 den dem Solenoid 43 zugeführten Strom auf der Basis des in den vorhergehenden Schritten eingestellten Soll-Saugdrucks Pdo. Wenn der Soll-Saugdruck Pso ansteigt, verringert die Zuführungseinrichtung 512 den dem Solenoid 43 zugeführten Stromwert. Wenn der Solldruck Pso verringert wird, erhöht die Zuführungseinrichtung 512 den dem Solenoid 43 zugeführten Stromwert. Das Solenoid 43 erzeugt eine Druckkraft in Übereinstimmung mit dem zugeführten Strom. Daher dient das Steuerventil 42 dazu, den Soll-Saugdruck Pso zu suchen, welcher durch den Wert des zugeführten Stroms bestimmt wird.
  • Ein Abfall in der auf den Kreislauf 38 aufgebrachten thermischen Belastung erhöht den Soll-Saugdruck Pso. Das Steuerventil 42 dient daher zur Vergrößerung der Kompressorverstellung. Andererseits verringert ein Anstieg in der thermischen Belastung den Soll-Saugdruck Pso. Das Steuerventil 42 dient somit der Vergrößerung der Kompressorverstellung.
  • Wie vorhergehend beschrieben ist, stellt die Einstelleinrichtung 511 der Steuereinrichtung 51 den Soll-Saugdruck Pso auf der Basis der Raumtemperatur Ts, die durch den Raumtemperatursensor 35 erfasst wird, und der Soll-Raumtemperatur To ein, die durch den Temperaturregler 36 eingestellt wird. In anderen Worten, der Sensor 511 ermittelt die thermische Belastung und die Kälteleistung der Kreislaufs 38 auf der Basis der Informationen von außerhalb des Kreislaufs 38. Die Einstelleinrichtung 511 stellt dann schnell den Soll-Saugdruck Pso in Übereinstimmung mit der ermittelten thermischen Belastung und der Kälteleistung ein. Die Zuführungseinrichtung 512 der Steuereinrichtung 51 steuert den dem Steuerventil 42 zugeführten Strom auf der Basis des Soll-Saugdrucks Pso. Das Steuerventil 42 steuert die Strömung des Kältemittels aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121, d. h. das Steuerventil 42 steuert die Differenz zwischen dem Steuerdruck Pc in der Steuerkammer 121 und dem Saugdruck Ps derart, dass der Soll-Saugdruck Pso erzielt wird. Die Kompressorverstellung wird demgemäß gesteuert.
  • Der Saugdruck Ps des in den Kompressor gezogenen Kältemittels ist eine Funktion der Kompressorverstellung oder eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kreislauf 38. Daher stellt die Steuereinrichtung 51 eine Soll-Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf 38 in Übereinstimmung mit der thermischen Belastung und der Kälteleistung des Kreislaufs 38 ein. Die Steuereinrichtung 51 steuert dann den dem Steuerventil 42 zugeführten Strom, wodurch die Soll-Strömungsgeschwindigkeit erzielt wird.
  • Schwankungen der Motorgeschwindigkeit bewirken Schwankungen der Geschwindigkeit der Antriebswelle 14. Dies wiederum bewirkt Schwankungen in der Kompressorverstellung oder im Saugdruck Pd. Gemäß dem Ausführungsbeispiel gemäß 8 und 9 strebt jedoch der Saugdruck Ps, welcher der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf 38 entspricht, schnell den Soll-Saugdruck Pso an, welcher in Übereinstimmung mit Informationen bestimmt wird, die von außerhalb des Kreislaufs 38 ermittelt werden. Deshalb wird, wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 17, im Ausführungsbeispiel gemäß 8 und 9 der unnötige Betrieb des Kompressors reduziert, wodurch der Energieverbrauch des Kompressors und die auf den Kompressor wirkende Belastung reduziert werden. Der Kompressor gemäß 8 und 9 teilt die anderen Vorteile mit dem Kompressor gemäß 17.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 1012 beschrieben. Jenen Komponenten, die den entsprechenden Komponenten des Ausführungsbeispiels gemäß 17 ähnlich sind oder gleichen, sind ähnliche oder gleiche Bezugszeichen gegeben.
  • Wie in 10 gezeigt ist, hat der Kompressor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zwei Steuerventile 25, 62. Das erste Steuerventil 25 hat die gleiche Konstruktion und Funktion wie das Steuerventil 25 gemäß 4 und steuert die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121 zugeführten Kältemittels. Deshalb sind jenen Komponenten, welche den entsprechenden Komponenten des Steuerventils 25 gemäß 4 gleichen, die gleichen Bezugszeichen gegeben. Das zweite Steuerventil 62 steuert die Strömungsgeschwindigkeit des von dem Steuerventil 121 zu der Saugkammer 131 freigegebenen Kältemittels. Folglich wird der Steuerdruck Pc in der Steuerkammer 121 durch das erste Steuerventil 25, welches der Steuerkammer 121 Kältemittel zuführt, und das zweite Steuerventil 42 gesteuert, welches Kältemittel aus der Steuerkammer 121 freigibt.
  • Wie in 10 veranschaulicht ist, enthält das zweite Steuerventil 62 einen Solenoid 63 und einen Ventilmechanismus 64. Das Solenoid 63 enthält eine Spule 631, einen feststehenden Stahlkern 632, einen beweglichen Stahlkern 633, eine Antriebsstange 634, welche an dem beweglichen Kern 633 befestigt ist, und eine Rücksprungfeder 635. Der Ventilmechanismus 64 enthält eine Ummantelung 65, eine in der Ummantelung 65 definierte Ventilkammer 651, einen in der Ventilkammer 651 untergebrachten Ventilkörper 66, einen in der Ventilkammer 651 befindlichen Faltenbalg 68 und eine Feder 69. Der Ventilkörper 66 ist mit der Antriebsstange 634 gekoppelt. Der Faltenbalg 68 enthält eine druckempfindliche Platte 681, welche mit der Antriebsstange 634 gekoppelt ist. Die Feder 69 drückt die Platte 681 in eine den Faltenbalg 68 ausdehnende Richtung.
  • Die Ventilkammer 651 ist mittels eines Durchgangs 67 mit einer Steuerkammer 121 verbunden. Die Ventilkammer 651 ist mittels einer Öffnung 652 und eines Durchgangs 70 auch mit der Saugkammer 131 verbunden. Wenn der Ventilkörper 66 das Ventilloch 653 öffnet, wie in 11 veranschaulicht ist, strömt das Kältemittel aus der Steuerkammer 121 mittels des Durchgangs 67, des Ventillochs 653, der Ventilkammer 651, der Öffnung 652 und des Durchgangs 70 in die Saugkammer 131.
  • Der Saugdruck Ps in der Saugkammer 131 steht mittels des Durchgangs 70 und der Öffnung 652 mit der Ventilkammer 651 in Verbindung. Eine Kraft Ps1 des Saugdrucks Ps in der Ventilkammer 651 wirkt auf die druckempfindliche Platte 681. Die Druckkraft der Feder 69 wirkt gegen die Kraft Ps1. Der bewegliche Kern 633 wird mittels einer Kraft entsprechend dem aktuellen Wert des der Spule 631 zugeführten Stroms in Richtung auf den feststehenden Kern 632 gedrückt. D. h., die Druckkraft des Solenoids 63 wirkt gegen die Kraft der Feder 69. Die Rücksprungfeder 635 drückt den beweglichen Kern 633 von dem feststehenden Kern 632 weg.
  • Eine resultierende Kraft (Fo+Ps1) der Kraft Fo des Solenoids 63 und der Kraft Ps1 des auf den Faltenbalg 68 wirkenden Saugdrucks Ps drückt den Ventilkörper 66 in die das Ventilloch 653 öffnende Richtung. Eine resultierende Kraft (F6+F7) der Kraft F6 der Rücksprungfeder 635 und der Kraft F7 der Feder 69 wirkt entgegen der resultierenden Kraft Fo+Ps1. D. h., die resultierende Kraft F6+F7 drückt den Ventilkörper 66 in die das Ventilloch 653 schließende Richtung. Folglich schließt der Ventilkörper 66, wenn die Kraft Ps1 des Saugdrucks Ps, die auf den Faltenbalg 68 wirkt, kleiner als die Kraft F6+F7–Fo ist, das Ventilloch 653 und stoppt die Strömung des Kältemittels aus der Steuerkammer 121 in die Saugkammer 131. Wenn andererseits die auf den Faltenbalg 68 wirkende Kraft Ps1 der Saugkammer Ps größer als die Kraft F6+F7–Fo ist, öffnet der Ventilkörper 66 das Ventilloch 653 und gestattet, dass das Kältemittel aus der Steuerkammer 121 in die Saugkammer 131 strömt. Auf diese Weise steuert das zweite Steuerventil 62 die Strömung des Kältemittels aus der Steuerkammer 121 in die Steuerkammer 131.
  • Wenn der dem Solenoid 63 zugeführte Strom auf einem konstanten Wert gehalten wird, d. h., wenn die Kraft Fo des Solenoids 63 konstant ist, bewegt sich der Ventilkörper 66 in Übereinstimmung mit Schwankungen der Kraft Ps1, welche die Kraft des Saugdrucks Ps ist, der auf den Faltenbalg 68 wirkt. Insbesondere bewirkt ein Abfall im Saugdruck Ps oder ein Abfall der Kraft Ps1, dass der Ventilkörper 66 die geöffnete Fläche des Ventillochs vergrößert. Demgemäß wird die Menge an Kältemittel vermindert, das von der Steuerkammer 121 in die Saugkammer 131 strömt. Dies vergrößert den Steuerdruck Pc in der Steuerkammer 121, wodurch die Differenz zwischen dem Steuerdruck Pc und dem Saugdruck Ps vergrößert wird. Infolgedessen nimmt die Neigung der Taumelscheibe 18 ab, was die Verstellung des Kompressors derart reduziert, dass der Saugdruck Ps allmählich zunimmt.
  • Wenn der Saugdruck Ps zunimmt, d. h., wenn die Kraft Ps1 ansteigt, vergrößert der Ventilkörper 66 die geöffnete Fläche des Ventillochs 663, wodurch die Menge an Kältemittel aus der Steuerkammer 121 in die Saugkammer 131 reduziert wird. Dies setzt den Steuerdruck Pc in der Steuerkammer 121 herab und verringert somit die Differenz zwischen dem Steuerdruck Pc und dem Saugdruck Ps. In der Folge nimmt die Neigung der Taumelscheibe 18 zu, welche die Verstellung des Kompressors derart vergrößert, dass der Saugdruck Ps allmählich herabgesetzt wird.
  • Auf diese Weise dient das zweite Steuerventil 62 dazu, den Saugdruck Ps zu erhöhen, wenn der Druck Ps abnimmt, und setzt den Druck Ps herab, wenn der Druck Ps ansteigt. In anderen Worten ausgedrückt, das Steuerventil 62 dient dazu, den Saugdruck Ps in Richtung auf einen vorbestimmten oder Sollwert auszurichten.
  • Das Steuerventil 62 ändert den vorbestimmten Wert, auf welchen der Saugdruck Ps ausgerichtet werden soll, oder den Wert des Soll-Saugdrucks in Übereinstimmung mit dem Wert des dem Solenoid 63 zugeführten Stroms. Ein Anstieg in dem Wert des dem Solenoid 63 zugeführten Stroms verstärkt zum Beispiel die Kraft Fo des Solenoids 63, die den Ventilkörper 66 in die Öffnungsrichtung drückt. Dies vergrößert die geöffnete Fläche des Ventillochs 653 und verringert den Steuerdruck Pc der Steuerkammer 121. Im Ergebnis nimmt die Kompressorverstellung zu und der Saugdruck Ps wird allmählich verringert. Das Steuerventil 62 dient dazu, nach dem abgesenkten Saugdruck Ps zu streben. Auf diese Weise sucht das Steuerventil 62 nach einem geringeren Saugdruck Ps, wenn der Wert des dem Solenoid 63 zugeführten Stroms ansteigt. Demgemäß dient das Steuerventil 62 dazu, den Soll-Saugdruck in Übereinstimmung mit dem Wert des dem Solenoid 63 zugeführten Stroms zu ändern.
  • Eine in 10 veranschaulichte Steuereinrichtung 73 steuert den den Solenoiden 26, 63 zugeführten Strom der Steuerventile 25, 62. Die Steuereinrichtung 73 enthält eine erste Einstelleinrichtung 731 zum Einstellen eines Soll-Auslassdrucks und eine erste Zuführungseinrichtung 733 zur Zuführung eines Stroms zu dem Solenoid 26. Die erste Zuführungseinrichtung 733 steuert den Wert des Stroms zu dem Solenoid 26 in Übereinstimmung mit dem durch die erste Einstelleinrichtung 731 eingestellten Soll-Auslassdruck. Die Steuereinrichtung 73 enthält ferner eine zweite Einstelleinrichtung 732 zum Einstellen eines Soll-Saugdrucks und eine zweite Zuführungseinrichtung 732 zur Zuführung eines Stroms zu dem Solenoid 63. Die zweite Zuführungseinrichtung 734 steuert den Wert des Stroms zu dem Solenoid 63 in Übereinstimmung mit dem durch die zweite Einstelleinrichtung 732 eingestellten Soll-Saugdruck.
  • Die Steuereinrichtung 73 führt ein Programm gemäß 12 zur Steuerung des Kompressors durch. Die erste Einstelleinrichtung 731 bildet in jedem vorbestimmten Intervall Momentwerte der durch den Außentemperatursensor 34 erfassten Außentemperatur Te und der durch den Raumtemperatursensor 35 erfassten Raumtemperatur Ts. Die zweite Einstelleinrichtung 732 bildet in jedem vorbestimmten Intervall Momentwerte der durch den Raumtemperatursensor 35 erfassten Raumtemperatur Ts.
  • Wie in 12 gezeigt ist, liest die erste Einstelleinrichtung 731 die als Momentwerte gebildete Raumtemperatur Ts im Schritt 301 ein. Im Schritt 302 stellt die erste Einstelleinrichtung 731 einen Soll-Auslassdruck Pdo auf der Basis der Außentemperatur Te, der Raumtemperatur Ts und einer Soll-Raumtemperatur To ein, die durch den Temperaturregler 36 eingestellt werden. In einem nachfolgenden Schritt 303 steuert die erste Zuführungseinrichtung 733 den dem Solenoid 26 des ersten Steuerventils 25 zugeführten Strom in Übereinstimmung mit dem Soll-Auslassdruck Pdo. Der Soll-Auslassdruck Pdo und der dem Solenoid 26 zugeführte Strom werden mittels der gleichen Routine wie zum Beispiel der in 7 gezeigten Routine bestimmt.
  • Die zweite Einstelleinrichtung 732 liest die als Momentwerte gebildete Raumtemperatur Ts im Schritt 301 ein. Im Schritt 304 stellt die zweite Einstelleinrichtung 732 einen Soll-Saugdruck Pso auf der Basis der Raumtemperatur Ts und der Soll-Raumtemperatur To ein. In einem nachfolgenden Schritt 305 steuert die zweite Zuführungseinrichtung 734 den dem Solenoid 63 des zweiten Steuerventils 62 zugeführten Strom in Übereinstimmung mit dem Soll-Saugdruck Pso. Der Soll-Auslassdruck Pso und der dem Solenoid 63 zugeführte Strom werden mittels der gleichen Routine wie zum Beispiel der in 9 gezeigten Routine bestimmt.
  • Auf diese Weise dient das erste Steuerventil 25 dazu, den durch den diesem zugeführten Strom bestimmten Soll-Auslassdruck Pdo zu suchen, und das zweite Steuerventil 62 dient dazu, den durch den diesem zugeführten Strom bestimmten Soll-Saugdruck Pso zu suchen.
  • Die Raumtemperatur wird vorzugsweise so fein wie möglich gesteuert. Das zweite Steuerventil 62, welches den Saugdruck Ps steuert, ermöglicht eine feine Steuerung der Raumtemperatur, aber ist nicht zur Einstellung der Kompressorverstellung geeignet, wenn es große Schwankungen der Drehgeschwindigkeit der Kompressorantriebswelle 14 gibt. Andererseits ist das erste Steuerventil 25, welches den Auslassdruck Pd steuert, zur Steuerung der Kompressorverstellung geeignet, wenn die Geschwindigkeit der Kompressorantriebswelle 14 stark schwankt. Das Steuerventil 25 ist jedoch nicht zur feinen Steuerung der Raumtemperatur geeignet. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1012 werden die zwei Steuerventile 25, 62 zur Steuerung des Auslassdrucks Pd bzw. des Saugdrucks Ps verwendet. D. h., das erste Steuerventil 25 steuert den Auslassdruck, welcher durch Geschwindigkeitsschwankungen der Kompressorantriebswelle 14 beeinflusst wird, wohingegen das zweite Steuerventil 62 den Saugdruck steuert, welcher durch Schwankungen der Raumtemperatur beeinflusst wird. Diese Konstruktion reduziert den Energieverbrauch und ermöglicht eine zufriedenstellende Kühlung.
  • Der Kompressor gemäß 1012 teilt die anderen Vorteile mit den Kompressoren gemäß 19.
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Das dritte Ausführungsbeispiel ist eine Modifikation des Kompressors gemäß 1012. Jenen Komponenten, die den entsprechenden Komponenten des Kompressors gemäß 10 ähnlich sind oder gleichen, sind ähnliche oder die gleichen Bezugszeichen gegeben.
  • Wie in 13 veranschaulicht ist, hat der Kompressor gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ein zweites Steuerventil 81, das sich von dem gemäß 10 unterscheidet. D. h., das zweite Steuerventil 81 enthält eine druckempfind liche Kammer 811. Der Saugdruck Ps in der Saugkammer 131 steht mit der druckempfindlichen Kammer 811 in Verbindung. Die Kraft des Saugdrucks in der Kammer 811 wirkt gegen die Kraft einer Feder 82 durch eine Membran 812. Die Kraft der Feder 82 kann durch die Änderung der Axialposition einer Schraube 83 justiert werden. Die Membran 812 wird in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem Saugdruck Ps in der druckempfindlichen Kammer 811 und der Kraft der Feder 82 verstellt. Die Verstellung der Membran 813 wird zu einem Ventilkörper 814 übertragen. Der Ventilkörper 814 wiederum ändert die geöffnete Fläche eines Ventillochs 815, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels aus der Steuerkammer 121 in die Saugkammer 131 gesteuert wird. Infolgedessen wird der Saugdruck Ps auf einen Sollwert ausgerichtet.
  • Das zweite Steuerventil 81 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel funktioniert im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie das Steuerventil 62 gemäß 10. Der Unterschied besteht darin, dass der Soll-Saugdruck durch Justieren der Kraft der Feder 82 und nicht durch ein Solenoid eingestellt wird. Das erste Steuerventil 25 wird auf die gleiche Weise wie bei dem Kompressor gemäß 1012 mittels einer Steuereinrichtung 84 gesteuert, welche die erste Einstelleinrichtung 331 und die erste Zuführungseinrichtung 333 enthält.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 14 ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Kompressor gemäß 14 hat ein erstes und ein zweites Steuerventil. Das erste Steuerventil ist gleich dem ersten Steuerventil gemäß 10 und das zweite Steuerventil ist gleich dem Steuerventil 42 gemäß 8. Deshalb sind, was die Steuerventile betrifft, jenen Komponenten, die den entsprechenden Komponenten des Steuerventils 25 gemäß 10 und des Steuerventils 42 gemäß 8 ähnlich sind oder gleichen, ähnliche oder die gleichen Bezugszeichen gegeben.
  • Das erste Steuerventil 25 steuert die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121, wodurch der Auslassdruck auf einem Sollwert gehalten wird. Das zweite Steuerventil 42 steuert die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121, wodurch der Saugdruck auf einem Sollwert gehalten wird. D. h. das erste und das zweite Steuerventil 25, 42 gemäß 14 steuern beide die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121. Das zweite Steuerventil 42 ist mittels eines Durchgangs 32' mit der Auslasskammer 132 verbunden. Das zweite Steuerventil 42 ist mittels eines Durchgangs 31' mit der Steuerkammer 121 verbunden. Das Kältemittel wird aus der Steuerkammer 121 mittels des Durchgangs 113 zu der Saugkammer 131 freigegeben (siehe 1).
  • Eine Steuereinrichtung 95 enthält eine erste Einstelleinrichtung 951 zum Einstellen eines Soll-Auslassdrucks und eine erste Zuführungseinrichtung 953 zur Zuführung eines Stroms zu dem Solenoid 26 des ersten Steuerventils 25. Die erste Zuführungseinrichtung 953 steuert den Wert des Stroms zu dem Solenoid 26 in Übereinstimmung mit dem durch die erste Einstelleinrichtung 951 eingestellten Soll-Auslassdruck. Die Steuereinrichtung 95 enthält außerdem eine zweite Einstelleinrichtung 952 zum Einstellen eines Soll-Saugdrucks und eine zweite Zuführungseinrichtung 954 zur Zuführung eines Stroms zu dem Solenoid 43 des zweiten Steuerventils 42. Die zweite Zuführungseinrichtung 954 steuert den Wert des Stroms zu dem Solenoid 43 in Übereinstimmung mit dem durch die zweite Einstelleinrichtung 952 eingestellten Soll-Saugdruck.
  • Die erste Einstelleinrichtung 951 stellt einen Soll-Auslassdruck Pdo auf der Basis der Außentemperatur Te ein, die durch den Außentemperatursensor 34 erfasst wird. Die erste Zuführungseinrichtung 953 steuert den dem Solenoid 26 des ersten Steuerventils 25 zugeführten Strom auf der Basis des Soll-Auslassdrucks Pdo.
  • Die zweite Einstelleinrichtung 952 bestimmt einen Soll-Saugdruck Pso auf der Basis der Raumtemperatur Ts, die durch den Raumtemperatursensor 35 erfasst wird, und einer Soll-Raumtemperatur To, die durch den Temperaturregler 36 eingestellt wird. Die zweite Zuführungseinrichtung 954 steuert den dem Solenoid 43 des zweiten Steuerventils 42 zugeführten Strom auf der Basis des Soll-Saugdrucks Pso. Der Soll-Saugdruck Pso und der dem Solenoid 43 zugeführte Strom werden in der gleichen Routine, zum Beispiel der in 9 gezeigten Routine bestimmt.
  • Auf diese Weise dient das erste Steuerventil 25 dazu, den durch einen diesem zugeführten Strom bestimmten Soll-Auslassdruck Pdo zu erzielen, und das zweite Steuerventil 42 dient dazu, den durch einen diesem zugeführten Strom bestimmten Soll-Saugdruck zu erzielen.
  • Der Kompressor gemäß 14 hat im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie der Kompressor gemäß 1012.
  • Für Fachleute ist es offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen Formen verkörpert sein kann, ohne sich vom Geltungsbereich der Erfindung zu entfernen. Die vorliegende Erfindung kann zum Beispiel gemäß Vorbeschreibung verkörpert sein.
  • Die Intervalle zum Bilden der Außentemperatur als Momentwert können länger als die Intervalle zum Bilden der Raumtemperatur als Momentwert sein.
  • Die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels aus der Auslasskammer 132 in die Steuerkammer 121 kann auf einem konstanten Niveau gehalten werden, und nur die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Steuerkammer 121 in die Saugkammer 131 freigegebenen Kältemittels kann durch ein Steuerventil gesteuert werden, das dazu dient, den Auslassdruck oder den Saugdruck auf einem Sollwert zu halten.
  • Die Steuerventile können elektromagnetische Ventile sein, die auf einfache Weise selektiv öffnen und schließen.
  • Deshalb sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die darin angegebenen Details begrenzt, sondern kann innerhalb des Geltungsbereichs der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims (18)

  1. Verstellbarer Kompressor zur Anwendung in einem Kältekreislauf (38), der bei Temperaturen oberhalb und unterhalb der kritischen Temperatur des Kohlendioxid-Kältemittels Wärmeaustausch ausführt, wobei der Kompressor aufweist: eine Saugdruckzone (131), deren Druck der Druck des aus einem Kältekreislauf (38) in den Kompressor gezogenen Kältemittels ist; eine Auslassdruckzone (132), deren Druck der Druck des aus dem Kompressor in den Kältekreislauf (38) ausgelassnen Kältemittels ist; eine Steuerkammer (121), deren Druck ein Steuerdruck ist; ein Steuerventil (25, 42, 62, 81), das die Differenz zwischen dem Steuerdruck in der Steuerkammer (121) und dem Saugdruck in der Saugdruckzone (131) steuert, wodurch die Kompressorverstellung gesteuert wird, welche die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf (38) repräsentiert, wobei das Steuerventil (25, 42, 62, 81) mindestens eine der Strömungsgeschwindigkeiten, die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Auslassdruckzone (132) der Steuerkammer (121) zugeführten Kältemittels und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Steuerkammer (121) in die Saugdruckzone (131) freigegebenen Kältemittels steuert, wodurch die Differenz zwischen dem Steuerdruck und dem Saugdruck gesteuert wird; eine Informationsbeschaffungseinrichtung (34, 35, 36) zur Beschaffung von Informationen, die zur Steuerung der Kompressorverstellung von außerhalb des Kältekreislaufes (38) erforderlich sind; eine Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (331, 511, 731, 732, 951, 952) zur Einstellung eines Sollwerts der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf (38) in Übereinstimmung mit der Information von außerhalb des Kältekreislaufes (38); und eine Steuereinrichtung (332, 512, 733, 734, 953, 954) zur Steuerung des Steuerventils (25, 42, 62) derart, dass der Sollwert gesucht wird, wobei die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (331, 511, 731, 732, 951, 952) ausschließlich die Information von außerhalb des Kältekreislaufes (38) zur Einstellung des Sollwerts benutzt.
  2. Kompressor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinrichtung (34, 35, 36) die thermische Belastung, die auf den Kältekreislauf (38) wirkt, auf der Basis der Information bestimmt.
  3. Kompressor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung (34) zur Erfassung der Außentemperatur enthält, und wobei die Außentemperatur in der Information enthalten ist.
  4. Kompressor gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinrichtung ferner eine Erfassungseinrichtung (35) zur Erfassung der Temperatur eines Fachs, das durch den Kältekreislauf (38) klimatisiert wird, und eine Temperatur-Einstelleinrichtung (36) zur Einstellung eines Sollwerts der Fachtemperatur enthält, und wobei die erfasste Fachtemperatur und der Sollwert in der Information enthalten sind.
  5. Kompressor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (331, 731) einen vorläufigen Sollwert der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels auf der Basis der erfassten Außentemperatur bestimmt, und wobei die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (331, 731) den vorläufigen Sollwert auf der Basis eines Vergleichs zwischen der erfassten Fachtemperatur mit dem Sollwert der Fachtemperatur korrigiert, wodurch ein tatsächlicher Sollwert der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels bestimmt wird.
  6. Kompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (25) dazu dient, den Druck des aus dem Kompressor in den Kältekreislauf (38) ausgelassenen Kältemittels bei einem vorbestimmten Soll-Auslassdruckwert aufrechtzuerhalten, und wobei die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (331, 731, 951) den Soll-Auslassdruck als einen Sollwert der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf (38) einstellt.
  7. Kompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (42, 62) dazu dient, den Druck des aus dem Kältekreislauf (38) in den Kompressor gezogenen Kältemittels bei einem vorbestimmten Soll-Saugdruckwert aufrechtzuerhalten, und wobei die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (511, 732, 952) den Soll-Saugdruck als einen Sollwert der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf (38) einstellt.
  8. Kompressor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil ein erstes Steuerventil (25) und ein zweites Steuerventil (42, 62, 81) enthält, und wobei die Steuereinrichtung mindestens eines der Steuerventile steuert.
  9. Kompressor gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerventil (25) dazu dient, den Druck des aus dem Kompressor in den Kältekreislauf (38) ausgelassenen Kältemittels bei einem vorbestimmten Soll-Auslassdruckwert aufrechtzuerhalten, und wobei die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (731, 951) den Soll-Auslassdruck als einen Sollwert der Strömungsge schwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf (38) einstellt.
  10. Kompressor gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung (34) zur Erfassung der Außentemperatur enthält, und wobei die Außentemperatur in der Information enthalten ist.
  11. Kompressor gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinrichtung ferner eine Erfassungseinrichtung (35) zur Erfassung der Temperatur eines Fachs, das durch den Kältekreislauf (38) klimatisiert wird, und eine Temperatur-Einstelleinrichtung (36) zur Einstellung eines Sollwerts der Fachtemperatur enthält, und wobei die erfasste Fachtemperatur und der Sollwert in der Information enthalten sind.
  12. Kompressor gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (731) einen vorläufigen Sollwert des Drucks des aus dem Kompressor ausgelassenen Kältemittels auf der Basis der erfassten Außentemperatur bestimmt, und wobei die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (731) den vorläufigen Sollwert auf der Basis eines Vergleichs zwischen der erfassten Fachtemperatur mit dem Sollwert der Fachtemperatur korrigiert, wodurch ein tatsächlicher Sollwert des Auslassdrucks bestimmt wird.
  13. Kompressor gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuerventil (42, 62, 81) dazu dient, den Druck des aus dem Kältekreislauf (38) in den Kompressor gezogenen Kältemittels bei einem vorbestimmten Soll-Saugdruckwert aufrechtzuerhalten, und wobei die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (732, 952) den Soll-Saugdruck als einen Sollwert der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf (38) einstellt.
  14. Kompressor gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaffungseinrichtung eine Erfassungseinrichtung (35) zur Erfassung der Temperatur eines Fachs, das durch den Kältekreislauf (38) klimatisiert wird, und eine Temperatur-Einstelleinrichtung (36) zur Einstellung eines Sollwerts der Fachtemperatur enthält, und wobei die erfasste Fachtemperatur und der Sollwert in der Information enthalten sind.
  15. Kompressor gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (732, 952) einen vorläufigen Sollwert des Drucks des in den Kompressor gezogenen Kältemittels auf der Basis der erfassten Fachtemperatur bestimmt, und wobei die Soll-Strömungsgeschwindigkeits-Einstelleinrichtung (732, 952) den vorläufigen Sollwert auf der Basis eines Vergleichs zwischen der erfassten Fachtemperatur mit dem Sollwert der Fachtemperatur korrigiert, wodurch ein tatsächlicher Sollwert des Saugdrucks bestimmt wird.
  16. Kompressor gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerventil (25) die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Auslassdruckzone (132) der Steuerkammer (121) zugeführten Kältemittels steuert, und wobei das zweite Steuerventil (42, 62, 81) die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Steuerkammer (121) in die Saugdruckzone (131) freigegebenen Kältemittels steuert.
  17. Kompressor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (25, 42, 62) einen Solenoid (26, 43, 63) enthält, wobei die Steuereinrichtung (332, 512, 733, 734, 953, 954) dem Soleniod (26, 43, 63) einen Strom zuführt, und wobei der Wert des Stroms dem Sollwert der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf (38) entspricht.
  18. Verfahren zur Steuerung eines verstellbaren Kompressors gemäß Anspruch 1 zur Anwendung in einem Kältekreislauf (38), der bei Temperaturen oberhalb und unterhalb der kritischen Temperatur des Kohlendioxid-Kältemittels Wärmeaustausch ausführt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Steuerung der Differenz zwischen dem Steuerdruck in der Steuerkammer (121) und dem Saugdruck in der Saugdruckzone (131) unter Nutzung eines Steuerventils (25, 42, 62, 81), wodurch die Kompressorverstellung gesteuert wird, welche die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf (38) repräsentiert; Beschaffung von Informationen, die zur Steuerung der Kompressorverstellung von außerhalb des Kältekreislaufes (38) erforderlich sind; Einstellung eines Sollwerts der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem Kältekreislauf (38) in Übereinstimmung mit der Information von außerhalb des Kältekreislaufes (38); und Steuerung des Steuerventils (25, 42, 62, 81) derart, dass der Sollwert gesucht wird, wobei der Sollwert der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels unter Nutzung von ausschließlich der Information von außerhalb des Kältekreislaufes (38) eingestellt wird.
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