DE2921678A1

DE2921678A1 - Waermepumpe

Info

Publication number: DE2921678A1
Application number: DE19792921678
Authority: DE
Inventors: Roy Alan Emmerton
Original assignee: LNC IND Ltd
Current assignee: LNC IND Ltd
Priority date: 1978-06-01
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1979-12-06
Also published as: CH633393A5; DE2921729A1; ZA792499B; GB2022808A; FR2427564A1; GB2022942B; NZ190518A; CA1139361A; IT1121073B; SE7904842L; FR2427733A1; IT7923164A0; GB2022808B; NL7904354A; IL57442A; NL7904355A; ZA792500B; IL57442A0; IL57441A0; CA1094836A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmepumpe und auf ein Steuergerät für Mehrphasenmotoren und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Wärmepumpe, die sich für die Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage eignet und auf ein Steuergerät für einen mehrphasigen Motor, mittels dem die Wärmepumpe angetrieben wird.

In konventionellen Fahrzeuqklimaanlagen wird der Kompressor direkt von der Fahrzeugmaschine angetrieben, und deshalb hängt die Drehzahl des Kompressors unmittelbar von der Drehzahl der Fahrzeugantriebsmaschine ab. Demgemäß muß die Regelung der Temperatur durch andere Mittel erfolgen als über die Kompressordrehzahl. Gemäß vorliegender Erfindung jedoch erfolgt die Temperaturregelung direkt durch Regelung der Motordrehzahl, mittels der der Kompressor angetrieben wird. In der bevorzugten Ausführungsform, die sich auf eine Fahrzeugklimatisierung bezieht, wird ein relativ kostengünstiger Induktionsmotor verwendet, um den Kompressor anzutreiben, und ein Steuergerät ist vorgesehen, das es ermöglicht, den Induktionsmotor aus der Fahrzeugbatterie über ein Steuergerät zu speisen, das es ermöglicht, die Drehzahl des Induktionsmotors zu regeln und damit auch die Temperatur im Innern des Fahrzeugs.

Die Lösung der sich daraus ergebenden Aufgabe, welche gemäß der Erfindung vorgesehen ist, ergibt sich aus dem Patentanspruch 1. Demgemäß umfaßt die Wärmepumpe einen Verdampfer, einen Kondensor, ein Drucksteuergerät, das zwischen dem Ausgang des Kondensors und dem Einlaß des Verdampfers geschaltet ist, einen Kompressor, der zwischen den AuslaJi des Verdampfers und den

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Einlaß des Kondensors geschaltet ist, einen Elektromotor fur den Antrieb des Kompressors sowie ein Steuergerät für den Motor, das so ausgebildet ist, daß die Motordrehzahl nach Wunsch geregelt werden kann, um die Wärmemenge einzustellen, die von dem Verdampfer auf den Kondensor im Betrieb übertragen wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird ein Steuergerät für einen Mehrphasenmotor verwendet, der eine Wicklung pro Phase aufweist und von einer Gleichstromquelle gespeist wird. Das Steuergerät umfaßt ein Paar elektrisch betätigbarer Schalter für jede Phase des Motors, wobei exn Schalter jedes Paares betätigbar ist für den Anschluß einer zugeordneten Wicklung des Motors an eine Klemme der Gleichspannungsquelle und der andere Schalter jedes Paares betätigbar ist für den Anschluß derselben Wicklung an die andere Klemme der Gleichspannungsquelle. Folgeschaltkreise sind an die Schalter angeschlossen, um jedes Paar alternierend zu betätigen und um gleichzeitig einen Schalter jedes Paares sequenziell zu betätigen. Schließlich sind noch Eatensteuerkreise an die Folgeschaltkreise angeschlossen für die Steuerung der Rate oder Betriebsfrequenz der Folgeschaltkreise derart, daß die Betätigungsrate der Folgeschaltkreise die Betriebsdrehzahl des Mehrphasenmotors steuert.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt in Diagrammform und perspektivisch ein Wärmepumpensystem gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ist eine vereinfachte Querschnittsdarstellung der abgedichteten Baugruppe aus der Wärmepumpe nach Fig. 1,

Fig. 3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Komponenten von Motor und Pumpe innerhalb

der	abgedichteten	Baugruppe	nach	Fig.	2,	- 7 -

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Fig. 4ä - 4H sind aufeinanderfolgende Querschnittsdarstellungen des Förderabschnitts der Pumpe aus Fig. 3, wobei unterschiedliche Stufen des Pumpenzyklus dargestellt sind,

Fig. 5 ist ein Blockdxagramm einer bevorzugten Äusführungsform des Steuergeräts,

Fig. 6 xst ein Schaltplan des Oszillators und der 5 Volt-Logikschaltkreis-Stromversorgung,

Fig. 7 ist ein Schaltplan des Haupttaktgebers der

Schaltersteuerung und des Phasenfolgekreises,

Fig. 8 ist eine Schaltung des Phasensteuergeräts,

Fig. 9 ist eine Schaltung der Hauptschalteranordnung und

Fig. 10 zeigt in Diagransnform die Phasenspannungen, die an den Induktionsmotor in Äbhängingkeit von der Zeit angelegt sind.

In der bevorzugten Äusführungsform der Erfindung wird eine Wärmepumpe als ein FahrzeugklHnatisierungssystem verwendet, obwohl es sich versteht, daß die Erfindung ebenso gut auch für eine große Zahl anderer Wämepumpen-Anwendungsfälle brauchbar ist.

Gemäß Fig. 1 umfaßt die Wärmepumpe einen Kondensor 101, der normalerweise in Richtung auf die Fahrzeugfront angeordnet würde und der von einem Gebläse 102 unterstützt wird, um kühlende Luft durch den Kondensor zu saugen. Ein Verdampfer 103 ist innerhalb des Fahrzeugs montiert angeordnet und Gebläse 104 können ebenfalls vorgesehen sein, um Luft durch den Verdampfer 103 zu fördern, um das Fahrzeuginnere zu kühlen. Der Verdampfer und der Kondensor

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werden durch eine Leitung 1ü5 verbunden, m die zwei nur in einer Richtung wirksame Kühlmitteldrosseln 106 sowie ein Trockner 107 eingebaut sind. Die Drosseln dienen als Expansionsventile, jeweils in Verbindung mit einem Rückschlagventil, das in entgegengesetzter Richtung orientiert ist derart, daß nur jeweils eine Drossel zu irgendeinem Zeitpunkt in BetcLeb ist. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kühlmitteldrosseln, nämlich einfache Rückschlagventile, die so ausgebildet sind, daß eine "Leckströmung" vorgegebener Größe in der normalerweise schließenden Richtung fließen kann. Demgemäß bewirken die Drosseln im wesentlichen ungedrosselte Strömung in eine Richtung und gedrosselte Strömung gegen einen vorgegebenen Strömungswiderstand in der entgegengesetzten Richtung. Die Klimaeinheit ist umkehrbar, wie später noch im einzelnen zu erläutern, so daß im Betrieb als Wärmepumpe die entopgengesetzte Kühlmitteldrossel in Gebrauch kommt, um die Druckverteilung im System zu steuern.

Der Verdampfer 101 und Kondensor 103 sind ferner durch eine Leitung 108 miteinander verbunden, in der ein Kompressor 109, angetrieben von einem Motor 110,angeordnet ist. Der Motor ist vorzugsweise in Form einen elektrischen Induktionsmotors ausgebildet, und Motor und Kompressor sind vorzugsweise gemeinsam in einer abgedichteten Baugruppe zusammengefaßt innerhalb eines Gehäuses 113. Elektrische Leistung wird dem Motor von einer Fahrzeugbatterie 114 zugeführt, und zwar über ein Steuergerät 112, das im einzelnen weiter unten erläutert wird.

Wenn das System für die Kühlung des Fahrzeuginneren benutzt wird, wird Wärme unter Verwendung eines geeigneten Arbeitsfluids in dem System von dem Verdampfer 103 zum Kondensor 101 gepumpt, wo sie in die Atmosphäre abgegeben wird durch Bewegung der Umgebungsluft durch den Kondensor, unterstützt, falls erforderlich, durch das Gebläse 102. Wenn es erforderlich ist, das Innere des Fahrzeugs aufzuheizen, wird der Motor 110 in seiner Drehrichtung umgekehrt durch entsprechende Schalsrvorgänge im Steuergerät 112, so daß Wärme dann vom Kondensor 101, der jetzt als Verdampfer arbeitet, zum Verdampfer 103 gepumpt wird, der jetzt als Kondensor arbeitet. Bei dieser umgekehrten Betriebsweise

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wird die entgegengesetzt orientierte Kühlmitteldrossel 106 benutzt, um die Drucksteuerung in der gewünschten Richtung zu ermöglichen. Die Verwendung von zwei Kühlmitteldrosseln mit Rückschlagventilen, die als Beipaß wirken, ermöglicht es, daß das Arbeitsfluid in beiden Richtungen gesteuert werden kann durch den Betrieb der abgedichteten Baugruppe, bestehend aus Kompressor 109 und Motor 110. Gleichstrom wird von der Batterie B14 dem Steuergerät 112 zugeführt, das den Strom in PfechseJstrom umformt, um den in der abgedichteten Baugruppe enthaltenen InduktLonsmotor 110 zu speisen. Der Motor 110"treibt den Kompressor 109 in einer Richtung an, welche die Betriebsweise der Wärmetauscher 101 und 103 bestiimtt, also entweder als Kondensor oder als Verdampfer, sowie die Funktion der Kühlmitteldrosseln 106 entweder als Expansionseinrichtung oder als Beipaü.

In der bevorzugten Äusfuhrungsform der Erfindung sind der Motor 110 und der Kompressor 109 innerhalb des abgedichteten Gehäuses 113 (Fig. 2} untergebracht. Die einzigen Leistungen, welche das Gehäuse der Baugruppe durchstoßen, sind die zwei Verbindungen 114 und 115 zum Verdampfer und zum Kondensor sowie die elektrischen Zuleitungen 116A zum Steuergerät 112. Auf diese ifeise können Motor und Pumpe beide in idealen Ärbeitsräumen untergebracht werden, was vorteilhaft ist für die Schmierung der Lager im Motor und in der Pumpe, wobei Schmutz und Fremdkörper daran gehindert sind, in den Motor oder in die Pumpe zu gelangen, was besonders vorteilhaft ist bei den Betriebsbedingungen eines Fahrzeugs, um eine lange Lebensdauer der arbeitenden Komponenten sicher zu stellen. Indem darüberhinaus Motor und Pumpe innerhalb eines abgedichteten Gehäuses untergebracht sind, ist es möglich, einzelne Lagerdichtungen wegzulassen. Dies hat den Vorteil, zunächst einmal die Reibung der Motor/Pumpenwelle zu verringern, so daß die Einheit mit einem besseren Wirkungsgrad arbeitet,und zweitens gestattet diese Maßnahme, daß der Kompressor mit einer höheren Drehzahl arbeiten kann als mit schleifenden Dichtungen möglich wäre. Die abgedichtete Baugruppe vermeidet auch das Problem des Fluidverlustes aus dem System.

Der Kompressor kann in irgendeiner geeigneten Form vorliegen, hat jedoch vorzugsweise eine Ausbildung gemäß Figuren 3 und 4A bis 4H. Bei dieser Konfiguration hat die Pumpe oder der Kompressor die Form eines äußeren Rotors 117

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und eines inneren Rotors 116, drehbar gelagert auf einer Welle 118 im Gehäuse 119. Der innere Rotor, der äußere Rotor und das Gehäuse haben alle im wesentlichen die gleiche Dicke {abgesehen von dem notwendigen Arbeitsspiel) und sind zwischen Endplatten 120 und 121 montiert. Die Endplatte 120 weist eine Einlaßöffnung auf mit einem Einlaßstutzen 122 und die Endplatte 121 besitzt einen Auslaß, der mit einer Auslaßöffnung kommunizieren kann oder, wie im Falle des zweistufigen Kompressors gemäß Fig. 3, mit der Einlaßöffnung eines weiteren Satzes von inneren und äußeren Rotoren 123 und 124 innerhalb eines Gehäuses 125 gegen eine weitere Endplatte 126 kommunizieren kann. Die Endplatte 126 weist einen Auslaß 127 in Kommunikation mit einem Auslaßstutzen 128 auf. Die Welle 118 ist an einem Ende in einem Lager 129 aufgenommen, das in der Endplatte 12U sitzt, sowie in einem weiteren Lager 130, das in einer Motor-Pumpen-Adapterplatte 131 sitzt sowie in einer Endplatte 126, wie weiter unten noch zu beschreiben. Die Endplatten, Gehäuse und Motor-Pumpen-Adapterplatten werden in Sandwich-Bauweise von Schraubbolzen 132 zusammen gehalten, die sich durch Löcher 133 in jeder Platte, wie dargestellt, erstrecken. Jede Gehäuseplatte 119 ist mit einer versetzten runden öffnung versehen, in welcher der äußere Rotor 117 umläuft. Der innere Rotor 116 weist vorspringende Flügel 134 auf, die in ausgenommene flügeiförmige Eingriffsöffnungen 135 des äußeren Rotors passen.

Die Arbeitsweise des Kompressors soll nachstehend unter Bezugnahme auf Figuren 4a bis 4H erläutert werden, die in Aufeinanderfolge die Stufen zeigen während einer vollständigen Umdrehung des inneren Rotors und Kompressors. Der äußere Rotor weist mehr flügeiförmige Ausnehmungen 135 auf als vorspringende Flügel 134 am inneren Rotor vorgesehen sind, also beispielsweise 7 bzw. 6,wie in Fig. 3 dargestellt. In der Form des Kompressors nach Figuren 4A bis 4H ist der innere Rotor zur Vereinfachung mit nur vier Flügeln dargestellt und der äußere Rotor mit fünf flügeiförmigen Ausnehmungen. In Fig. 4A bis 4H ist die Einlaßöffnung gestrichelt bei 136 angedeutet und der Auslaß ebenfalls gestrichtelt bei 137. Diese Öffnungen befinden sich in den Endplatten 120 bzw. 121. Da der äußere Rotor in einem runden Gehäuse umläuft, das exzentrisch versetzt ist relativ zur Drehachse der Welle 118, kämmt ein Flügel während des Umlaufs des Kompressors, beispielsweise der Flügel 138 des inneren Rotors, mit der entsprechenden flügeiförmigen Ausnehmung 139, während der gegenüberliegende Flügel 140 den bogenförmigen Abschnitt 141 zwischen zwei flügelförraigen Ausnehmungen 142,143

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überläuft. Wenn der innere und der äußere Rotor von der Welle 118 aus der in Fig. 4A dargestellten Position in die in Fig. 4B gezeigte Position gedreht werden, vergrößert sich das Volumen der Kammer 144, die zwischen den beiden Rotoren ausgebildet wird und schattert im Diagrairm angedeutet ist/ während sie mit der Einlaßöffnung 136 kommuniziert. Diese Volumenvergrößerung setzt sich durch die Position gemäß Fig. 4C und 4D fort bis, wenn die in Fig. 4D dargestellte Position erreicht ist, die Kammer 144 nicht mehr langer mit der Einlaßöffnung 136 kommuniziert. Bei Weiterdrehung der Rotoren in die Position gemäß Fig. 4E kommt die Banner 144 in Kommunikation mit dem Auslaß 137 und das Volumen der Kammer verringert sich durch die Positionen nach Fig. 4F und 4G. Das Arbextsfluid, das in die Kammer 144 eingesogen worden ist, infolge der Expansion der Kammer zwischen der Position nach Fig. 4A und 4D, wird dann bei Weiterdrehung der Rotoren unter Druck gesetzt, so daß das Arbextsfluid dann durch den Auslaß 137 zwischen den Positionen gemäß Fig. 4E und Fig» 4G ausgestoßen wird. Wegen der Bogenformen zwischen den Flügeln des inneren Rotors und zwischen den flügeiförmigen Ausnehmungen des äußeren Rotors ergibt sich ein rollender Linienkontakt von Flügel zu Flügel in der Position nach Fig. 4H. Dieser Kontakt dichtet wirksam die Einlaßöffnung gegen die Auslaßöffnung ab und verhindert ein Lecken. Man erkennt aus der Relativbewegung der Pünktchen 14b und 146 auf dem äußeren bzw. inneren Rotor zwischen den Positionen nach Fig. 4A und 4H, daß der äußere Rotor sich langsamer bewegt wegen des Verhältnisses der Flügelanzahl auf den Rotoren. Die Rotoren wirken auch als gleitende Ventile für die Öffnungen 136 und 137 und können in ihrer Abdichtwirkung gesteigert werden durch eine entsprechende Beschichtung etwa mit Polytetrafluoräthylen auf der Endplattenfläche.

Der Kompressor kann als einstufiger Kompressor in der einfachen Form gemäß Fig. 4A bis 4H ausgebildet sein oder alternativ aus zwei zusammengeschalteten Stufen gemäß Fig. 3 bestehen, wo zwei solcher Rotoren vorgesehen sind, die jeweils auf einer Seite einer Endplatte 121 sandwichartig aufbauen. Dies hat als Vorteil, daß ein Kompressor irgendeiner gewünschten Kapazität (innerhalb des Konstruktionsbereichs) aufgebaut werden kann durch einfaches Hinzufügen weiterer Sätze von Komponenten, um die gewünschte Zahl von Stufen zu erhalten, derart, daß sich das gewünschte Kornpressionsverhältnis ergibt.

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Die Herstellungskosten werden auf diese Weise minimal gehalten, indem die Zahl der unterschiedlichen erforderlichen Komponenten verringert wird. In der Ausführungsform nach Fig. 3, wenn Drehung im Uhrzeigersinn angenommen wird, dient die Ubergangsöffnung 147 in der Endplatte als Auslaßöffnung für die Rotoren innerhalb des Gehäuses 119 und als Einlaßöffnung für die Rotoren Innerhalb des Gehäuses 125. Um die gewünschte Arbeitsbeziehung zu erzielen, ist die ringförmige Öffnung im Gehäuse 119 1öO° gegen die Exzentrizität der Öffnung im Gehäuse 125 versetzt. Die Auslaßöffnung 127 in der Endplatte 126 entspricht dann der Auslaßöffnung 137 gemäß Fig. 4A bis 4H. Die Einlaß- und Auslaliöffnungen 122 und 128^Nsind an die Leitung 114 bzw. 115 gemäß Fig. 2 angeschlossen.

Man erkennt, daß zwar der Kompressor als einstufig in Fig. 4A bis 4H dargestellt wurde und als zweistufig in Fig. 3, daß jedoch eine beliebige Zahl von Stufen vorgesehen werden kann, um den gewünschten Verdichtungsgrad zu erzielen, einfach durch Zusaninenschalten weiterer Rotorkomponenten in der Art gemäß Fig. 3.

Der Kompressor ist mit Entlastungsöffnungen 148 versehen, die sich von der Endplatte 120 in den abgedichteten Bereich innerhalb des Gehäuses 113 erstrecken. Eine der Entlastungsöffnungen ist über ein Rückschlagventil mit der Einlaßöffnung der Endplatte 120 verbunden, während das andere Entlastungsventil über ein entgegengesetzt orientiertes Rückschlagventil und über ausgefluchtete Öffnungen in den Endplatten und dem Gehäuse mit der Endöffnung in der Endplatte 126 verbunden ist. Diese Entlastungsventile dienen dazu, den abgedichteten Druckkessel 113 unter einem verringerten Systemdruck zu halten, gleichgültig, ob die Wärmepumpe heizt oder kühlt und es verhindert exzessive Ansammlung von Schmiermittel innerhall) des Druckkessels. Die Entlastungsventile halten außerdem Motor und Kompressor auf einer niedrigeren Temperatur, womit der Wirkungsgrad verbessert wird.

Aus der Betrachtung der Fig. 4A bis 4H entnimmt man, daß der Kompressor dazu dient, Arbeitsfluid in der entgegengesetzten Richtung zu pumpen, wenn die Drehrichtung der Welle 118 umgedreht wird, so daß die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids abhängt von der Drehrichtung des Motors 110. Da zwei Entlastungs-

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ventile 148 vorgesehen sind mit entgegengesetzt orientierten Bückschlagventilen, ist immer ein Entlastungsventil offen zwischen der Innenseite des Druckkessels und dem Elnlaß des Kompressors.

Durch einfaches Umschalten der Drehrichtung des Motors 110 unter Benutzung des Steuergerätes 112 ist es demgemäß möglich, die Strömungsrichtung des Ärbeitsfluids zwischen dem Verdampfer und dem Kondensor umzukehren, so daß Wärme von der Wärmetauschereinheit 101 zu der Einheit 103 oder umgekehrt je nach Wahl gepumpt werden kann. Der Rest des Kreislaufs einschließlich der Künlmitteldrosseln 106 ist symmetrisch, so daß die einzige notwendige änderung für die Umkehr der Wärmeströmungsrichtung darin besteht, die Drehrichtung des Kompressors zu wechseln.

Der Kompressor wird von einem Elektromotor angetrieben, vorzugsweise von einem Induktionsmotor mit einem Stator 149 mit Wicklungen, die über die Anschlüsse 116 mit der Stromquelle verbunden sind. Der Motorstator ist an der Motorpumpenadapterplatte 131 befestigt. Ein Käfigläufer-Rotor 150 ist vorgesehen, der direkt auf der einteiligen Kompressorantriebswelle 118 montiert ist, welche in den Lagern 129 und 130 umläuft. Die inneren Rotoren 116 und 123 sind auf die Welle 118 mittels Keilen 151 drehfest aufgekeilt.

Auf diese Weise erhält man eine Wärmepumpe, die besonders geeignet ist für Fahrzeugklimatisierung und Heizung, indem Leistung aus der Gleichstromversorgung des Fahrzeugs entnommen wird und verwendet wird, um in einfacher, jedoch wirksamer Weise den Wärmeübergang der Wärmepumpeneinheit zu steuern. Da der Motorantrieb unabhängig ist vom Antrieb der Fahrzeugantriebsmaschine, kann er getrennt an einem Teil des Fahrzeugs befestigt werden, der keinen Schwingungen unterliegt, so daß die Gefahr von Ermüdungsbrüchen für die Verbindungsleitung 108 minimal wird. Die abgedichtete Motorkompressoreinheit kann ebenfalls am Fahrzeug an irgendeiner bequemen Stelle montiert werden, was die Intallation der Klimaanlage innerhalb des Fahrzeugs wesentlich vereinfacht. Da das System einfach und vollständig reversibel ist, besteht keine Notwendigkeit, ein getrenntes Heizsystem innerhalb des Fahrzeugs vorzusehen, womit die Installationskosten erheblich verringert werden. Das System ist einfach und da Motor und Kompressor, wie beschrieben, innerhalb eines

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abgedichteten Gehäuses 113 untergebracht werden können, lassen sich Wartungsfehler und Wartungsaufwand auf ein absolutes Minxnum beschränken. Die Kompressorcharakteristik kann spezifisch für optimale Arbeitsdrehzahl des Motors ausgelegt werden, so daß ein hoher Wirkungsgrad und maximale Ausnutzung des Stromes gewährlexstet werden, welcher der Batterie B14 entnommen wird.

Da Motor und Kompressor so ausgelegt sind, daß sie in einem Drehzahlbereich oberhalb 8 000 upm arbeiten, kann man die Abmessungen der abgedichteten Baueinheit, welche den Motor und den Kompressor enthält, klein und leichtgewichtig halten, so daß die Herstellungskosten gespart werden. Es ist vorgesehen, daß die Arbeitsdrehzahl von Motor und Kompressor sich bis in den Bereich von 30 000 upm erstrecken können. Da die Einheit mit so hoher Drehzahl arbeitet, ist es möglich, in kleinen Abmessungen einen hohen Leistunqsumsatz zu erzielen und außerdem ein hohes Kompressionsverhältnis aus einer leichtgewichtigen und kompakten Einheit zu erzielen. Selbst in dem ungünstigsten Beispiel der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, d.h. mit einer einzigen Stufe des Kompressors, die mit 8 000 upm arbeitet, hat es sich gezeigt, daß ein Ausgangsdruck von 9,8 bar aus einem Eingangsruck von 2,8 aufgebaut werden kann. Dies ist ein besseres Kompressionsverhältnis als 3:1 und kann schnell vergrößert werden, wenn man die Drehzahl des Motors erhöht.

Der Mehrphaseninduktionsmotor ist auch in der Lage, mit idealer Turbinenkompressorbetriebsdrehzahl zu laufen, und für einige Anwendungsfälle kann es wünschenswert sein, einen Turbinenkompressor anstelle des Verdrängungskompressors, der oben beschrieben wurde, einzusetzen. Der Turbinenkompressor ist wahrscheinlich besonders geeignet für besondere stationäre Anlagen.

Obwohl die Erfindung oben in ihrer bevorzugten Ausführungsform als Wärmepumpe beschrieben, die für die Klimatisierung oder Heizung von Fahrzeugen geeignet ist oder auch für irgendwelche anderen Klimatisierungs- und Wärmepumpenanwendungsfälle, versteht es sich, daß die Anwendung auch in Fällen empfehlenswert sein kann, bei denen ein wirksames und kompaktes Kühlsystem gewünscht wird. Die Erfindung kann für beliebige Kühlanforderungen ausgelegt werden, ist jedoch dann besonders geeignet, wenn bewegliche Kühlsysteme ver-

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langt werden, beispielsweise für den Versand unter Kühlung oder Transport behälter.

Gemäß Fig. 5 bis 10 wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Steuergeräts 112 für einen Wärnepumpenmotor 110 beschrieben. Ein Blockdiagranni des Steuergeräts ist in Fig. 1 dargestellt und außerdem die Anschlüsse zwischen den einzelnen Schaltungsteilen, die in Fig. 6 bis 9 dargestellt sind.

Ein Oszillator 1 liefert eine Bnpulsfolge an eine Logikleitarngsquelle 2 und außerdem an ein Phasensteuergerät b. Die Logücleitungsquelle λ wandelt die 12 Volt-Gleichspannung, die an einer Fahrzeugbatterie B 14 steht, in eine 5 Volt-Gleichspannung, dxe erforderlich ist für einige der verschiedenen integrierten Schaltkreise, welche das Steuergerät 112 bilden. Ein Haupttaktgeber J liefert eine Impulsfolge mit variabler Pulsfolgefrequenz an einen Phasenfolger 5, wobei sowohl der Haupttaktgeber 3 als auch der Phasenfolger 5 von einer Schaltersteuerung 4 gesteuert werden. Eine Klemne TS des Haupttaktgebers 3 erlaubt es, mittels

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eines in an sich bekannter Weise abgeleiteten Rückkopplungssignals die Pulsfolgefrequenz des Haupttaktgebers 3 zu regeln. Der Ausgang des Phasenfolgers 5 gelangt an ein Phasensteuerqerät 6, das zeitlich richtig liegende Schaltersignale an einen Hauptschalter 7 überträgt, der jede Phase des neunphasigen Stern- oder vorzugsweise Dreieck-geschalteten Induktionsmotors 110 mit den richtigen Klenmen der Fahrzeugbatterie B14 in der richtigen Abfolge verbindet, wie nachstehend noch im einzelnen zu erläutern.

In Fig.& sind die Schaltungseinzelheiten des Oszillators 1 und der Logikleistungsquelle 2 dargestellt. Der Oszillator 1 umfaßt einen integrierten Schaltkreis IC13 (national 555) sowie Widerstände R114 und R115 mit einem Kondensator C119. IC13 schwingt mit einer Pulsfolgefrequenz in einer Größenordnung von 60 kHZ bis 160 kHZ, wobei diese Pulsfolgefrequenz bestimmt wird durch den Widerstandswert der Widerstände R114 und R115 in Serie mit dem Ladekondensator 119, bis eine Schwellenspannung am Kondensator 119 erreicht wird, die sich dann durch den Widerstand R114 entlädt, welcher Zyklus wiederholt wird.

Der Rest der in Fig.6 dargestellten Schaltung umfaßt die Logikleistungsquelle 2 und man erkennt, daß der Ausgang von IC13 an einen durch 2 dividierenden Flip-Flop IC14A gelegt ist, der die Oszillatorpulsfolgefrequenz durch 2 dividiert und außerdem komplementäre Ausgänge mit einem präzise auf 50% eingestellten Taktverhältnis aufweist.

Der Ausgang von IC14A führt zu einem Gleichspannungs-Gleichspannungswandler, der eine Gegentaktanordnung umfaßt, welche über einen Transformator T 111 arbeitet, dessen Primärwindung als auch dessen Sekundärwindung jeweils mit einer Mitte-Anzapfung versehen ist. Die Ausgänge von IC14A sind jeweils über eine Serienschaltung aus Widerstand und Kondensator (R116 und C110Jzusammen mit R117 und C111 an entsprechende Puffer-Transistorschalter Q111 bzw. Q112 gelegt. Die Serienschaltung aus Widerstand und Kondensator verhindert eine überlastung der Puffertransistoren Q111 und Q112 im Falle eines Versagens von entweder IC13 oder IC14A und ebenso im Falle einer niedrigen Einaangsspannung an IC14A. Die Widerstände R 118 und RI19 in den Kollektorkreisen der Transistoren Q111 bzw. Q112 verringern die Belastung an den Ausgängen von IC14A und begrenzen außerdem den Strom an den Transistoren Q111 und Q112.

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Man erkennt, daß die Transistoren QI11 und Q112 zusammen mit ihren jeweils angeschlossenen Schalttransistoren Q113 bzw. Q114 es ermöglichen, daß Strom durch die entsprechenden Hälften der Primärwicklungen des Transformators C111 in entgegengesetzten Richtungen fließt mit einer Größe, die gesteuert wird durch den Ausgang von IC13 über IC14A. Induktivitäten L111 und L112 in den Kollektorkreisen Q113 bzw. Q114 präsentieren eine hohe Impedanz gegenüber etlichen parasitären Schwingungen, während die Kondensatoren C112 und C113 eine positive Rückkopplung zu den Basisanschlüssen der Transistoren Q113 und Q114 einführen, um so deren Umschaltzeit zu verringern, indem Ladunq von ihren Basisemitterstrecken abgeführt wird. Die Widerstände R112 und R13 dämpfen diese positive Rückkopplung, um Selbsterregung zu unterbinden. Dioden D119 und D110 schützen die Transistoren Q113 bzw. Q114 gegen irgendwelche induzierten Spannungahoher Amplitude und mit Gegenpolarität und erlauben'außerdem, daß der Strom abklingt, wenn die Transistoren Q113 bzw. Q114 abgeschaltet worden sind. Der Transformator T111 weist einen Ferritkern auf und ist ein Abwärtstransformator, d.h., daü die Zahl der Windungen auf der Sekundärseite nur halb so groß ist wie die Zahl der Windungen auf der Primärseite. Demgemäß erscheint eine zeitlich variable Spannung von etwa 6 Volt über der Sekundärwicklung und diese Spannung wird gleichgerichtet durch Dioden D111 und D112 und geglättet durch Kondensator C114, um so eine 5 Voltversorgungsspannung für einige der integrierten Schaltkreise zu Ifefem, die in dem Gesamtsteuergerät verwendet werden. Die Verbindung der StromversorgunqB-quelle 2 mit den erwähnten integrierten Schaltkreisen ist im einzelnen nicht dargestellt, weil sie für den Fachmann offensichtlich ist.

Wie in Fig.7 dargestellt, umfaßt die Schaltersteuerunq 4 einen handbetätigten Dreistellungsschalter mit zusammengeschalteten Kontakten S1 und S2, wobei die Miijelstellung die Aus-Position darstellt, während die beiden Betriebspositionen KALT (vorwärts) bzw. HEISS {rückwärts} präsentieren.

Man erkennt, daß die Betätigung der Schaltersteuerung 4 bewirkt, daß einer der Kondensatoren C121 oder C122 über Widerstand R121 bzw. R122 auf die 12 Volt-Versorgung von der Fahrzeugbatterie B 14 aufgeladen wird, während gleichzeitig der andere der Kondensatoren C121 bzw. C122 über Diode D121 bzw. D122 gegen Masse entladen wird. Infolgedessen wird der Eingang nur eines von zwei Schmitt-Triggern IC9A bzw. IC9B positiv und bewirkt, daß der Ausgang von UND-Gatter IC8B,C negativ wird. Diese Änderung des Logikäatus wird über Inverter IC11D auf den durch zwei

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dividierenden Flip »Hop IC14B aus Fig. 8 übertragen, um diesen zu entsperren. Zusätzlich wird die Änderung des Logikstatus über Widerstand R123 oxid Diode D123 auf den positiven Eingang von Integrator IC1A übertragen.

Der Integrator IC1A ist so angeschlossen, daß er einen Spannungsanstieg an die Sö'rienschaltuig von Widerständen R126 und 127 anlegt, welche ursprünglich positi" ist und eine abnehmende Höhe aufweist mit zunehmender Zeit. Die Änderung des Logikstatus bewirkt durch UND-Gatter IC8BC stellt sicher, daß eine maximale positive Spannung ursprünglich am Ausgang des Integrator IC1A ansteht, womit sichergestellt wird, daß der Haupttaktgeber IC2 verlangsamt wird auf eine niedrige Anfangsgeschwindigkeit in der Nähe von 2oo Hz. Wenn die Spannuncr am positiven Eingang des Integrators IC1A abklingt ■ infolge Aufladung des Kondensators C123, steigt simultan die Spannung am negativen Eingang des Integrators IdA infolge des Stromes durch den Widerstand R125 und Diode 125, womit der Kondensator C124 aufgeladen wird. Infolgedessen fällt die Spannung am Ausgang das Integrators IC1A und bewirkt, daß die Spannung an der Verbindungsstelle der Widerstands R126 und R127 abfällt und einen Anstieg in der Pulsfolgefrequanz des Haupttaktgebers IC2 auf ein voreingestelltes Maximum hervorruft. Dieses voreingestellte Maximum wird bestiimrt durch den Voreinstellwert von Widerstand R und außerdem durch eine Spannung, die an die Klemme TS angelegt wird durch einen konventionellen Temperaturfühler (nicht dargestellt).

Dar Haupttaktgeber IC2 ist ein LM-322-Zeitglied, das im astabilen Modus arbeitet, indem ein Teil der Ausgangsgröße auf den Triggereingang über Kondensator C126 rückgekoppelt wird. Die Betriebsfrequenz des Haupttaktgebers IC2 ist 1/(Ri2o) +129 )+C125 (Hz) ,während der Ausgang ein schmaler negativer Impuls ist mit einer Breite von etwa 2(R128)+C126) Sekunden.

Dar Ausgang des Havpttaktgebers IC2wird direkt auf Leitung W in Fig. 8 geschaltet, und außerdem an zwei kaskadegeschaltete Zähler IC 3 und IC 4 über einen Potentialteiler angelegt, gebildet von den Widerständen R1212 und R1213. Die Ausgänge der Zähler IC3 und IC4 sind an die Adresseneingänge von drei Speichern IC6, IC7 bzw. IC12 angelegt. Die Zähler IC3 und IC4 zählen inner in der gleichen Richtung und werden rückgestellt durch das NICHT-LND-Gatter IC8A.

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Man erkennt, daß der Ausgang des Schmitt-Triggers IC9B an den Flippflopp IC 5 angeschlossen ist ,welcher bestimmt, ob Vorwärts- oder Kickwärtsbetrieb erfolgen soll. Dies wird bewirkt durch den Ausang von Flippflopp IC 5, der das höchststellige Bit des Adresseneingangs zu den Speichern IC6, IC7 und IC umfaßt, wie in Tabelle 1 dargestellt. Die Rücksetzung der Zähler IC3 und IC4 über NICHT-üND- fetter IC8A stimmt überein sowohl für Vorwärts- wie auch für Hickwärtsbetrieb; der Ausgang vcn Flippflopp IC5 jedoch schaltet die Speicher IC6, IC7 und IC12 auf zwei unterschiedliche und getrennte Adressenfeider, in welchen das Vorwärts- bzw. Kickwartsprograinm gespeichert ist.

lyan erkennt aus Tabelle 1, daß die Ausgänge der Speicher IC5_r IC7 und IC12 neun Bits umfassen ,und das Konplement jedes dieser Bits wird gelMert von neun Inertem ICIoA bis ICIoF bzw. IC11A bis IC11C. Die Ausgangsbits der Speicher IC6, IC7 und IC12 und ihre Komplemente gelangen direkt an das Phasensteuergerät 6, das in Fig. 8 dargestellt ist.

Darüberhinaus wird der Ausgang des Integrators IC1A aus Fig. 7 über Widerstand R1214 an den Schmitt-Trigger IC9C angelegt, dessen Ausgang mit der Basis des Transistors Q125 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors Q125 ist mit der 12-V-Versorgungsspannung verbunden, während sein Emitter an die Leitung Z der Fig. 8 gelegt ist. DerSpannungsanstieg oder die Spannungsrampe, die am Ausgang des Integrators IC1A erscheint, entsperrt zunächst den Schmitt-Trigger IC9C und schaltet damit den Transistor Q125 durch. Demgemäß liegt zunächst die Leitung Z aus Fig. 8 an der 12-V-Stromversorgung, doch nach einiger Verzögerungszeit wird der Transistor Q125 gesperrt, womit die Leitung Z aus Fig. 8 von der 12-V-Stromversorgung abgeklenmt wird.

In Fig. 8 sind die Schaltuigseinzelheiten des Phasensteuergerätes 6 dargestellt doch sind, um überflüssige Wiederholungen zu vermeiden, nur die Einzelheiten einer einzigen Phase der neun Phasen der bevorzugten Ausführungsform dargestellt.

Einige Aspekte der Schaltung nach Fig. 8 sind ähnlich der Schaltung nach Fig. 6. Ein durch 2 dividierender Flippflopp IC14B ist vorgesehen, und ebenso wie der durch 2 dividierende Flippflopp IC14A aus Fig. 6 ist auch IC14B

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mit dem Ausgang von IC13 aus Fig. 6 verbunden, welcher den Ausgang des Oszillators 1 aus Fig. 5 führt. Zusätzlich ist der Ausgang des Inverters IC11D aus Fig. 7 auch an IC14B angeschlossen, um eine Ein-Aus-Steuerung für den Betrieb das durch 2 dividierenden Flippflopps IC14B zu liefern.

In ähnlicher Weise wie in Fig. 6 sind dieAusgänge von Flippflopp IC14B in Fig. 8 über Seriengeschaltete Kondensatoren und Widerstände C131 und R135 bzw. R136 an Transitorschaltungen Q135, Q136 bzw. Q137,Q138 gelegt. Diese Diese Transistorschalter schalten die Leitungen X und Y aus Fig. 8 alternierend an Masse mit der halben Frequenz, bestimmt durch die Pulsfölgefrequenz des Oszillators 1.

Jede Phase des Phasensteuergerätes 6 umfaßt zwei identische Schaltungen, die erforderlich sind, um komplementäre Ausgänge für die beiden Schalter pro Phasenanschluß des Hauptschalters 7 zu liefern, der im einzelnen in Fig. 9 dargestellt ist. Jede der identischen Schaltungen des Phasensteuergerätes 6 umfaßt einen von Kippkreisen IC15 - IC32 und einen von Transformatoren T131-T149 zusammen mit zugeordneten Schaltungskomponenten. Jeder dieser Kippkreise IC15-IC32 umfaßt einen Schaltkreis National 555, der zwischen iiaiostabilem Betrieb und bistabilem Flippfloppbetrieb umschaltbar ist.

Der Triggereingang jedes Kippkreisesld 5-IC32 ist mit Leitung?W verbunden und wird daher mit dem Ausgang von Haupttaktgeber IC2 beaufschlagt. Zusätzlich sind der Ausgang und der Eingang des Inverters für jede Phase des Phasenfolgers 5 an den Sperr/Entsperreingang des entsprechenden Kippkreises für die betreffende Phase angeschlossen. Demgemäß ist der Ausgang ICIoA des Inverters ICIoA verbunden mit dem Sperr/Entsperreingang von Kippkreis IC15,und der Eingang ICioA des Inverters ICIoA ist verbunden mit dem Sperr/ Entsperreingang des Kippkreises IC16.

Jeder der entsprechenden Kippkreise IC15-IC32 ist mit der Leitung Z über einen zugeordneten Widerstand verbunden. Beispielsweise sind die Kippkreise IC15 und IC16 mit der Leitung Z über Widerstände R1324 bzw. R1235 verbunden. Der Ausgang jedes Kippkreises IC15 - IC32 ist mit der Mittenanzapfung der Primärwicklung des entsprechenden Transformators verbunden,und deshalb ist

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der Auslaß des Kippkreises IC15 verbunden mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung von Transformator T 130.

Un den Spannungsabfall der Dioden D111 und D112 aus Fia. 6 zu vermeiden, sinddLe Transistoren Q131 und Q132 mit der Sekundärwicklung des Transformators 131 mit zugeordneten Widerständen R131 bzw. R132 verbunden, welchen den Basisstrom liefern, um die Transistoren031 und QI32 zu sättigen, wenn sie leitend sein müssen. Auf diese Weise ersetzt die niedrige Kollektor-Ernitter-Sättigungsspannung der Transistoren den relativ hohen Vorwärtsspannungsabfall der Dioden, womit ein erheblicher Leistungsverlust vermieden wird.

Nach Betätigung der Schaltersteuerung 4, wie unter Bezugnahme auf Fig. 7 im einzelnen erläutert, ist die Leitung Z zunächst an die 12volt-Versorgungsspannung angeschlossen und deshalb arbeitet jeder der Kippkreise IC15 bis IC32 als Monovibrator unter Erzeugung eines Impulses vorgegebener Dauer für jeden an den Triggereingang über Leitung D angeleiteten Impuls.

Wenn demgemäß der Kippkreis IC15 durch den Ausgang IdOA entsperrt wird, erscheint für jeden Impuls, erzeugt von Haupttaktgeber IC2, ein entsprechender Impuls vorgegebener Länge am Ausgang von Kippkreis IC15 und wird an die Mittenanzapfung der Primärwicklung von Transformator T 131 angelegt. Wenn je

doch der Kippkreis ICii> durch den Ausgang IC10A gesperrt wird,

werden keine Impulse an den Transformator T131 angelegt. Wegen der komplementären Beziehung zwischen den Ausaängen IC10A und IC10A ist entweder Kippkreis IC15 entsperrt und Kippkreis IC16 gesperrt oder umgekehrt.

Während der Anlaufzeit steigt die Folgefrequenz der vom Haupttaktgeber IC2 erzeugten Impulse und damit umfaßt der Ausgang jedes der Kippkreise IC15 bis IC32 eine Pulsfolge, in der eine Mehrzahl von Impulsen für die Hälfte der Periode vorliegt und keine Impulse für den Rest der Periode, wobei das Tastverhältnis der Mehrzahl von Impulsen zunimmt mit der Zunahme der Frequenz des Haupttaktgebers IC2.

Auf diese Weise wird die Impulswellenform gemäß Fig.10, die später noch im einzelnen erläutert wird, so verändert, daß die wirksame Spannung jedes

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Ilalbperiodeniinpulses durch Modulation verringert wird. Diese Modulation ist so, daß die effektiv angelegte Spannung von ihrem möglichen Maximalwert abgesenkt wird durch das Vorgehen einer einstellbaren Zahl kurzer Impulse jeweils von gleicher Dauer, während der Zeit, die für den HaIbperiodenimpuls vorgesehen ist, welcher im Normalbetrieb vorhanden ist.

Die oben beschriebene Modulation gestattet, den Motor 110 sanft zu starten und bis zur Maximaldrehzahl hochzufahren. Demgemäß wird zunächst eine effektive Fadenspannung von nur 0,3 Volt angelegt, im Vergleich mit einer effektive!: Fadenspannung von 12 Volt bei Enddrehzahl.

Darüberhinaus kann die Anlaufperiode ebenso wie die Maximaldrehzahl eincjestellt werden, so daß das Steuergerät in der Lage ist, einen weiten Bereich von Belastungen unter unterschiedlichen Bedingungen zu erfassen. Die Verwendung der Rückkopplungsklemtnen TS gestattet, daß diese Einstellung automatisch erreicht werden kann mittels an sich bekannter Regelungstechniken.

Dieser Anlaufsbetriebsmodus dauert bis die Leitung Z von der VZ Volt Stromversorgung abgekleirmt wird nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeit, wonach jeder der Kippkreise IC15 bis IC32 im bistabilen Betrieb arbeitet. Bei diesem Betrieb bewirkt der erste von beispielsweise dem Kippkreis IC 15 empfangene Impuls, daß ein einzelner Impuls an die Mittenanzapfung der Primärwicklung des Transformators T131 angelegt wird, wobei die Dauer dieses Impulses bestimmt wird, wenn der Ausgang IC10A den Kippkreis IC15 zurücksetzt. Demaemäß ist der Ausgang jedes Kippkreises IC15 bis IC32 eine Rechteckwelle mit einem Tastverhältnis von 50%. Diese Zeitfolge wird verwendet, damit der Motor 110 mit niedriger Drehzahl anläuft und dann nach Verstreichen der oben erwähnten vorgegebenen Zeitdauer mit höherer Drehzahl betrieben wird.

Der Fachmann erkennt, daß die Schaltkreise, die jedem der Transformatoren T131 bis T149 zugeordnet sind, ganz ähnlich jenen sind, die unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben wurden, mit der Ausnahme, daß keine Filterung des Ausgangs der Sekundärwicklung erfolgt. Demgemäß ist für den Transformator T131 die Ausgangsspannung A, die zwischen der Mitteanzapfung der Sekundärwicklung von Transformator T131 und den Emittern der Transistoren Q131 und QI32

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erscheint, eine verstärkte oder gedämpfte Abbildung der Äusgangsspannung von Kippkreis IC15. Der Grad dieser Verstärkung oder Dämpfung hängt ab von dem Windungszahlverhältnis jeder der Transformatoren T131 bis T149. Zusätzlich ist die Ausgangsspannung A von Transformator T132 das Komplement der Spannung A.

Der Hauptschalter 7, an den das Phasensteuergerät 6 gemäß Fig. 8 angeschlossen ist, ist im einzelnen in Fig. 9 dargestellt. Der Hauptschalter für 9 Phasen Ä,B,C,D,E,F,G,H,I , die jeweils 40° zeitlich versetzt sind, umfaßt 2 Transistor schalter für jede Phase. Für Phase A umfaßt ein Transistorschalter den Transistor Q141 zusammen mit Widerstand R141 und Diode D141, während der andere Schalter den Transistor Q142, Widerstand R142 und Diode D142 umfaßt. Die Phasenklemme A der Fig. 9 ist verbunden mit der Wicklung der Phase A des ncunphasigen, dreieck- oder vorzugsweise sterngeschalteten Induktionsmotors 110, doch kann, wenn gewünscht wird,irgendein anderer Typ eines Mehrphasenmotors verwendet werden, etwa ein Synchronmotor, an dessen Stelle.

Die Spannung A wird an den Widerstand Ri41 der Fig. 9 angelegt, d.h., der Blätter des Transistors Q141 ist mit der Mitteanzapfung der Sekundärwicklung von Transformator T131 verbunden, während die Basis des Transistors Q141 mit den Emittern der Transistoren Q131 und Q132 aus Fiq. 8 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die Spannuna A {das Komplement der Spannung A) über den Widerstand R142 gelegt.

Wenn die Spannung A positiv ist, wird der Transistor O141 durchgeschaltet, womit die Phasenklemme A an die positive Klemme der Fahrzeugbatterie B14 angeschaltet wird. Zur gleichen Zeit, wenn die Spannung A aufhört, positiv zu sein, wird die Spannung Ä positiv und demgemäß schalte/t der Transistor Q141 ab, während der Transistor Q142 durchschaltet und damit die Phasenklemme A an die negative Klemme der Batterie Bt4 legt. Auf diese Weise wird für jede Phase eine pulsierende Spannung gemäß Fig. 10 erzeugt. Wegen der Induktivität jeder Wicklung, an die die pulsierende Wellenform angelegt und wegen der Zwischenphasenkopplung ist der Strom für jede Phase im wesentlichen sinusförmig. Die Dioden D141 und D142 sind vorgesehen, damit Strom fließen kann, wenn die

Transistoren (341 bzw. 042 abgeschaltet worden sind.

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Man erkennt, daß die Rate, mit der die Transistoren Q141 und Q142 schalten, diejenige Hate ist, die bestinmt wird von dem Haupttaktgeber IC2 aus Fig. 7 und daß deshalb diese Rate die Drehzahl bestinmt, mit der der induktionsmotor 110 läuft.

Darüberhinaus wird das Paar von Schaltern für jede Phase so betrieben, daß jeder Schalter eines Paares alternierend ein- und ausgeschaltet wird, daß jedoch einander zugeordnete Schalter jedes Paares in Sequenz arbeiten, so daß eine identische Zeitversetzung zwischen jeder Phase vorliegt und sich die Spannunaswellenform für jede Phase ergibt, wie in Fig. 10 dargestellt, mit Ausnahme der Anlaufphase.

Die bevorzugten Hersteller und Typen für jeden der integrierten Schaltkreise, die oben erwähnt wurden, werden wie folgt identifiziert:

IC1 (A)	National	3900
IC2	·■	LM322
IC3	■·	74LS163
iC4	··	74LS1Ö3
IC5	··	4027
1C6	Harris	HM7611
IC7	Harris	HM7611
ICÖ (A-C)	National	7400
1C9 (A-C)	National	74C14
IC10 (A-F)	National	7404
JLC11 (A-D)	National	7404
1C12	Harris	HM7611
ICI3	National	555
1C14 (A-B)	National	4027
IC15-IC32	National	555

Der Fachmann erkennt außerdem, daß die beiden kaskadengeschalteten Zähler IC3 und IC4 und die Speicher IC, IC7 und IDl2 ersetzt werden können durch ein Schieberegister, bei dem ein Wort umfassend zweimal die Zahl von Bits, wie in dem Speicherausgang ursprünglich im Schieberegister gespeichert wird, wenn Spannung antue Schaltung angelegt wird und dieses Wort wird zyklisch

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mit einer Eate verschoben, die bestiimit wird von dem Haupttaktgeber. Auf diese Weise Kann man ein Ausgangssignal identisch dem der Speicher IC6, IC7 und IC12 erhalten. Bei dieser Anordnung wird die Drehrichtungsumkehr des Motors 110 bewirkt durch Umkehren der Schieberichtung des Schieberegisters. Dasselbe Resultat läßt sich auch erzielen mit Datenselektoren.

Zusätzlich ist zu erwähnen, daß im Falle eines Durchgehen der Last derart, daß der Motor als Generator arbeitet, die Leistung zur Verfügung steht für das Wiederaufladen der Batterie B14, da die Dioden D141 und D142 es ermöglichen, daß Strom in die Batterie B14 fließt. Dieses Merkmal ist von Bedeutung, wenn der Motor der Motor eines elektrischen Fahrzeugs ist oder beispielsweise auf einen Kran oder ein anderes Hebezeug arbeitet.

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Tabelle I

Vorwärtsfolge Rückwärtsfolge

CD O CO OO

Adresse A5 A4 A3 A2 At AO

O	O	O	O	O	O
O	O	O	O	O	J
O	O	O	O	I	O
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O	O	I	I	I	O
O	O	I	I	I	I
O	ί	O	O	O	O
O	I	O	O	O	I

Bit-Wert 3 4 5

? B

I	O	O	O	O	I	I	I	I
/	O	O	O	O	O	/	/	I
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O	/	I	I	I	O	O	O	O
O	/	I	I	I	I	O	O	O
O	O	I	I	!	I	O	O	O
O	O	I	I	J	I	!	O	O
O	O	O	I	J	I	I	O	O
O	O	O	I	J	I	I	I	O
O	O	O	O	I	I	I	I	O
O	O	O	O	I	I	I	I	I
O	D	O	O	O	/	I	/	I

Adresse
A5 A4 A3 A2 At AO

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*I O*	O	O	O	t
*. / O*	O	O	I	O
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*I O*	O	t	O	O
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*t O*	O	I	I	O
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*I O*	/	O	O	O
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*I O*	/	O	t	t
/ O	/	I	O	O
*I O*	/	I	O	I
*I O*	/	I	I	O
*I O*	/	1	I	I
*I I*	O	O	O	C
*I I*	O	O	is	I

Bit-Wert
3 4 5 6 7

B 9

O	O	O	O	O	I	I	t	t
O	O	O	O	I	I	I	t	t
O	O	O	O	I	I	I	I	O
O	O	O	t	I	I	/	I	O
O	O	O	t	1	t	I	O	O
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O	I	I	/	I	O	O	O	O
I	I	I	/	/	O	O	O	O
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I	/	I	/	O	O	O	O	I
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Leerseite

Claims

Patentansprüche

M. ι Wärmepumpe mit einem Verdampfer, einem Kondensor, einer Drucksteuereinrichtung zwischen dem Kondensor-Auslaß und Verdampfer-Einlaß und einem Kompressor zwischen dem Verdampfer-Auslaß und dem Kondensor-Einlaß sowie mit einem Elektromotor für den Antrieb des Kompressors, gekennzeichnet durch ein Steuergerät für den Motor, mittels dem die Motordrehzahl einstellbar ist für die Einstellung der Wärmemenge, die von dem Verdampfer auf den Kondensor übertragen wird.

2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie reversibel ausgebildet ist, derart, daß der Kondensor auch als Verdampfer und der Verdampfer auch als Kondensor benutzbar sind, daß der Motor drehrichtungsumkehrbar ist und daß die Drucksteuereinrichtung derart betätigbar ist, daß der Druckabfall eines Arbeitsfluids in jeder Strömungsrichtung zwischen Verdampfer und Kondensor steuerbar ist.

3. Wärmepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksteuereinrichtung ein Paar von entgegengesetzt orientierten Kühlmitteldrosseln in einer Verbindungsleitung zwischen Verdampfer und Kondensor umfaßt, wobei jede Kühlmitteldrossel ein Ventil umfaßt, das für den Durchlaß des Arbeitsfluids in im wesentlichen ungedrosselter Strömung in einer Richtung und in gedrosselter Strömung mit vorgegebenem Strömungswiderstand in der entgegengesetzten Richtung ausgebildet ist.

4. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Mehrphaseninduktionsmotor ist, der über das Steuergerät aus einer Gleichstromquelle gespeist ist.

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5. Wärmepumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor einen inneren Rotor mit einer Mehrzahl von radial vorspringenden Flügeln auf einer Antriebswelle umfaßt, daß der Kompressor ferner einen äußeren Rotor im wesentlichen gleicher Dicke wie der innere Rotor umfaßt mit einer Mehrzahl von flügeiförmigen Ausnehmungen, deren Anzahl größer ist als die der Flügel des inneren Rotors und mit jenen im Eingriff stehen, wobei der äußere Rotor eine kleisförmige Peripherie aufweist und drehbar in einer kreisförmigen Öffnung innerhalb einer Gehäuseplatte aufgenommen ist, welche Öffnung mit ihrem Zentrum exzentrisch gegenüber der Achse der Welle versetzt ist, derart, daß dfer innere Rotor mit dem äußeren Rotor im Eingriff steht zur Ausbildung einer Mehrzahl von Arbeitskammern variablen Volumens, daß ein Paar von Endplatten an der Gehäuseplatte derart befestigt ist, daß der innere und der äußere Rotor zwischen ihnen umlaufend aufgenommen sind und daß in dem Endplatteneinlaß und -auslaß Öffnungen derart vorgesehen sind, daß die Einlaßöffnung mit jeder der Arbeitskammern während deren Volumenvergrößerung kommuniziert und die AuslaBöffnung mit den Arbeitskammern während deren Volumenverringerung kommuniziert, wobei Einlaß- und Äuslaßöffnung Im wesentlichen symmetrisch angeordnet sind derart, daß der Kompressor reversibel arbeitend ausgearbeitet ist.

6. Wärmepumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor mehrstufig ausgebildet ist, wobei jede zusätzliche Stufe eine zusätzliche Gehäuseplatte, einen äußeren Rotor, einen inneren Rotor und eine Endplatte umfaßt, die achsial an die vorhergehende Endplatte angeflanscht ist, wobei die Exzentrizität in der Gehäuseplatte radial um 180° gegenüber der Exzentrizität der vorhergehenden Stufe derart versetzt ist, daß die Einlaßöffnung in der Endplatte einer Stufe gleichzeitig Auslaßöffnung der vorhergehenden Stufe ist.

7. Wärmepumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor und der Kompressor innerhalb eines abgedichteten Gehäuses untergebracht sind.

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8. Wärmepumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor mindestens mit einem Entlastungsventil versehen 1st, das in das Imere des abgedichteten Gehäuses öffnet und derart ausgebildet ist, daß das Innere des Gehäuses unter einem Druck steht, der niedriger ist als der Druck des Arbeitsfluids im Kompressor.

9. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrphasenmotor mit einer Phasenklemme pro Phase versehen ist und daß das Steuergerät ein Paar von elektrisch betätigbaren Schaltern für jede Phase des Motors umfaßt, daß ein Schalter jedes Paares betätigbar ist für den Anschluß der entsprechenden Phasenklemme des Motors an eine Ausgangskleinme der Gleichstromquelle und der andere Schalter jedes Paars betätigbar ist für den Anschluß derselben Phasenklemme an die andere Ausgangsklemme der Gleichstromquelle, daß Folgeschaltkreise an die Schalter angeschlossen sind für die alternierende Betätigung der Schalter jedes Paars und zugleich für die sequenzielle Betätigung entsprechender Schalter aller Paare, und daß Ratensteuerschaltkreise an die Folgeschaltkreise angeschlossen sind für die Steuerung der Betriebsrate der Folgeschaltkreise derart, daß die Betätigungsrate der Folgeschaltkreise die Drehzahl des Motors steuert-

10. Wärmepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ratensteuerschaltkreise einen Taktgeber mit einer einstellbaren Pulsfolgefrequenz oder Pulsfolgerate umfassen.

11. Wärmepumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgeschaltkreise einen an den Taktgeber angeschlossenen Logikschaltkreis umfassen, der Impulse von dem Taktgeber empfängt und für jede Phase des Mehrphasenmotors ein Paar von Ausgängen aufweist, die zueinander komplementär sind, daß jeder Ausgang eine Pulsfctfe führt mit einem Taktverhältnis von etwa 50% und einer Pulsfolgefrequenz, die direkt proportional ist der Pulsfolgefrequenz oder Pulsfolgerate des Taktgebers, daß die Ausgänge jedes Paares zeitlich versetzt sind relativ zu jedem anderen Paar, um ein ganzzahliges Vielfaches einer Minimalzeit, umfassend die Periode der Impulsfolge

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dividiert durch die Zahl der Phasen und daß jeder Ausgang jedes Paares von Ausgängen mit dem entsprechenden Schalter des zugeordneten Schalerpaares flor dessen Betätigung verbunden ist.

12 = Wärmepumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulshöhe des Impulszuges für die Verringerung der effektiven Spannung pro Phase, die an den Motor angelegt ist, moduliert ist.

1 ά. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schalterpaar zwei Transistoren umfaßt, von denen einer» an eine Klemme der Gleichstromquelle und der andere an die andere Klemme der Gleichstromquelle angeschlossen ist, wobei die entsprechende Phaseriklerame in Serie zwischen die beiden Transistoren gelegt ist und alle Schalterpaare paralfel zueinander geschaltet sind.

14= Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrphasenmotor ein Mehrphaseninduktionsmotor ist.

15. Wärmepumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung des Motors reversibel ist durch Umkehr der Betätigungsfolge der Schalterpaare.

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