DE2930262C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung in einer
mit einem Schwingkompressor betriebenen Kältemaschine, mit
einem aus Halbleiterelementen bestehenden Wechselrichter,
der eine Rechteckspannung konstanter Amplitude ausgibt, wenn
eine bestimmte Spannungshöhe des Versorgungsgleichstroms
vorliegt, und die Frequenz dieser Rechteckspannung derart
regelt, daß sie stets mit der sich im Betrieb ändernden
Eigenfrequenz des mechanischen Systems des Schwingkompressors
übereinstimmt.
Eine gattungsgemäße Regeleinrichtung in einer Kältemaschine
ist aus der DE-OS 24 17 443 bekannt und umfaßt einen Wechselrichter
zum Erzeugen einer Wechselspannung für einen Schwingkompressor,
der mit der Wechselspannung des Wechselrichters
betrieben wird. Die Kälteanlage umfaßt einen Verflüssiger, dem das von dem
Schwingkompressor komprimierte Kältemittel zugeführt wird, ein
Kapillarrohr an der stromabwärts liegenden Seites des Verflüssigers
und einen Verdampfer an der stromabwärts liegenden
Seite des Kapillarrohres. Diese Kältemaschine ist so ausgelegt,
daß das im Verdampfer verdampfte Kältemittel zu dem
Kompressor zurückgeleitet wird, um neuerlich komprimiert zu
werden. Bei dieser Art von Kältemaschine steigt der Kohlbenhub
des Kompressors in unerwünschter Weise an, wenn die Kältemaschine
bei extrem niedriger Umgebungstemperatur arbeitet,
wodurch eine Zerstörung des Ventilgehäuses bewirkt werden
kann. Wenn beispielsweise ein Erfrischungswagen (Campingwagen),
der mit einer Kühlanlage ausgerüstet ist, die diese Art von
Kältemaschine vewendet, im Winter auf einem Skigelände geparkt
ist, wird die Kühlanlage des Fahrzeuges oft eingeschaltet,
da die Temperatur innerhalb des Fahrzeugs klimatisiert
ist. In solch einem Fall tritt das zuvor erwähnte Ereignis
häufig infolge der niedrigen Lufttemperatur auf. Dies wird
nachstehend näher erläutert.
Wird die Kühlanlage bei Zimmertemperatur betrieben, so
ist der mit dem Kompressor der Kühlanlage verbundene Verflüssiger
der Umgebgungstemperatur ausgesetzt und kann durch
Lufttemperaturen bis zu -30° C in Extremfällen gekühlt werden.
Als Ergebnis hiervor bleibt der Großteil des Kältemittels
im Verflüssiger im flüssigen Zustand und tröpfelt nur kleinweise
in den Verdampfer. Das sich adiabatisch ausdehnende
Kältemittel wird sofort wieder dem Verflüssiger durch den
Kompressor zugeleitet, wodurch im Kompressor ein Vakuum auftritt.
Daraus resultiert ein unerwünschter Anstieg des Kolbenhubs
des Schwingkompressors, was eventuell zu einer Zerstörung
des Ventilgehäuses führen kann.
Der Schwingkompressor ist so ausgelegt, daß er eine
Resonanz zwischen der Eigenfrequenz des mechanischen Systems,
bestimmt durch den Elastizitätskoeffizienten des Kältemittelgases,
die Federkonstante der Resonanzfeder, etc. und der
Frequenz des elektrischen Systems, das das mechanische System
antreibt, wenn immer möglich, aufrecht erhält. Insbesondere
neigt eine Kältemaschine, die sehr genau eine Resonanz durch
Änderung der Frequenz des elektrischen Systems in Übereinstimmung
mit Änderungen in der Eigenfrequenz des mechanischen Systems
aufrechterhalten soll, dazu, direkt und empfindlich auf
den Effekt des zuvor erwähnten Anstiegs im Kolbenhub zu reagieren,
da das elektrische System mit einer Änderung der
Eigenfrequenz des mechanischen Systems infolge eines verringerten
Kältemitteldrucks durch Änderung der Frequenz der
Wechselspannung anspricht, um die Resonanz aufrecht zu erhalten.
Aus der US-PS 37 81 140 ist ein elektrodynamischer Kompressor
bekannt, der einen mit einer Spule verbundenen Kolben
aufweist, die zusammen in einem Magnetfeld hin- und herbewegt
werden können. Ein elektrischer Impuls vorgegebener Dauer erregt
die Spule und verursacht das Einwirken einer Magnetkraft,
um den Kolben zum Komprimieren einer Flüssigkeit zu bewegen
und um Energie in einer Resonanzfeder zu speichern, die die
Spule abstützt. Wenn sich der Kolben dem Kompressionszyklusende
nähert, wird der Impuls beendet und der Kolben und die
Spule unter Federwirkung in ihre Ausgangsstellung zurückgebracht.
Am Ende des Rückkehrzyklus des Kolbens erregt eine
die Selbstinduktionsspannung in der Spule messende Schaltung
die Spule, wenn diese einen neuen Kompressionszyklus beginnt.
Bei diesem Kompressor variiert die Periode aufeinanderfolgender
Signale mit den Laständerungen und bleibt synchron mit
der Zykluszeit des mechanischen Systems, so daß die Periode
des elektrischen Signals stets gleich der Periode der
Schwingungsfrequenz des mechanischen Systems ist. Eine Regelung der
Amplitude der dem Schwingungskompressor zugeführten Spannung
ist nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Regeleinrichtung
zu schaffen, welche den Wirkungsgrad der Kältemaschine
verbessert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst,
daß eine Phasenanschnittsteuerung vorgesehen ist, welche die
Dauer der Halbwellen der von dem Wechselrichter erzeugten und
an den Schwingkompressor abgegebenen Rechteckspannung und
damit den Kolbenhub des Schwingkompressors bei abnehmender
Umgebungs- und/oder Verdampfertemperatur solange erniedrigt,
bis die Kühlleistung für die zu kühlende Kühllast gerade noch
ausreicht.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus
den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 4.
Mit der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß der
Kolbenhub des Kompressors durch die Regelung der Phase der
Wechselspannung, die dem Kompressor zugeführt wird, in Übereinstimmung
mit dem Absinken der Umgebungstemperatur der
Kältemaschine und/oder der Verdampfertemperatur reduziert wird.
Durch die Verwendung eines Schaltungsaufbaus zur Regelung der
Phase der Wechselspannung zum Betätigen von Transistoren und
anderen Schaltungselementen in einem Ein-Aus-Betrieb wird der
elektrische Energieverlust verringert.
Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kältemaschine,
die mit einer Regeleinrichtung nach der Erfindung
betrieben wird,
Fig. 2, 3(A), (B) und (C) Diagramme, die den Betriebsablauf
der Kältemaschine nach Fig. 1 wiedergeben,
Fig. 4 und 5 einen Wechselrichter und den Schaltbetrieb
des Wechselrichters für den Antrieb des Schwingkompressors
nach der Erfindung,
Fig. 6 und 7 weitere Ausführungsformen des Wechselrichters,
Fig. 8 den Schaltungsaufbau eines monostabilen Multivibrators
für den Regelstrom der Phasenanschnittsteuerung
nach der Erfindung,
Fig. 9 den Schaltungsaufbau eines Temperaturfühlschaltungsteils,
eines Spannungsdetektor-Schaltungsteils und
eines Betriebsanzeigeschaltungsteils der Phasenanschnittsteuerung,
Fig. 10 den Schaltungsaufbau eines Niedrigtemperatur-
Fühlschaltungsteils und eines Hochspannungs-Detektorschaltungsteils
der Phasenanschnittsteuerung, und
Fig. 11 eine Ausführungsform des Schaltdetektor-Schaltungsteils
des Wechselrichters.
In Fig. 1 ist mit der Zahl 100 ein Schwingkompressor,
mit der Zahl 200 ein Verflüssiger, mit der Zahl 300 ein
Sieb, das als Filter arbeitet, mit der Zahl 400 ein Kapillarrohr,
mit 500 ein Verdampfer, mit 600 ein Wechselrichter,
mit 700 eine Phasenanschnittsteuerung gemäß der Erfindung, mit 800
eine Gleichspannungsversorgung, beispielsweise eine Batterie
an Bord eines Kraftfahrzeuges und mit 900 Leitungsdrähte gekennzeichnet.
Der Kompressor 100 komprimiert ein Kältemittel, bevorzugt ein Gas,
das dem Verflüssiger 20 zugeführt wird, in welchem das Kältemittel
durch die offene Luft gekühlt und teilweise verflüssigt
wird. Das Kältemittel durchsetzt das Filter 300 und das Kapillorrohr
400 und dehnt sich adiabatisch in dem Verdampfer 500 aus
und strömt zur neuerlichen Kompression in den Kompressor 100
zurück.
Die Erfindung weist eine Phasenanschnittsteuerung 700
zur Regelung der Phase der durch den Wechselrichter 600 erzeugten
und dem Schwingkompressor 100 zugeführten Wechselspannung
auf. Beispielsweise wenn die durch den Wechselrichter
600 erzeugte Wechselspannung ansteigt oder absinkt, wird über
die Zeitspanne T jeder Halbwelle eine Rechteckspannung
dem Kompressor 100 zugeführt, wie dies in Fig. 2 schematisch
dargestellt ist. Während einer variablen regelbaren Periode T′
ist die Spannung gleich Null, wodurch
die Energieversorgung
des Kompressors 100 kontrolliert
werden kann.
Fig. 3(A), (B) und (C) zeigen die Charakteristiken
der dem Schwingkompressor 100 zugeführten
Wechselspannung. Die Phasenregelung
der Wechselspannung erfolgt
- (1) in Übereinstimmung mit der Umgebungstemperatur, um die Wechselspannung-Umgebungstemperaturcharakteristik zu erhalten, wie dies in Fig. 3(A) gezeigt ist,
- (2) in Übereinstimmung mit der Verdampfertemperatur, um die Wechselspannungs-Verdampfungstemperaturcharakteristik gemäß Fig. 3(B) zu erhalten, und
- (3) in Übereinstimmung mit der Batteriespannung, um die Wechselspannung-Batteriespannungscharakteristik nach Fig. 3(C) zu erhalten.
- Dies bedeutet
- (1) wenn die Phasenregelung der Wechselspannung in Übereinstimmung mit der Umgebungstemperatur beeinflußt wird, daß der Wechselspannungspegel mit dem Absinken der Umgebungstemperatur erniedrigt wird und die Wechselspannung so lange auf dem Nullpegel gehalten wird, als die Umgebungstemperatur niedriger als ein vorgegebener Temperaturwert T A , wie dies in Fig. 3(A) gezeigt ist, ist;
- (2) wenn die Phasenregelung der Wechselspannung in Übereinstimmung mit der Verdampfertemperatur beeinflußt wird, daß der Wechselspannungspegel erniedrigt wird, wenn die Verdampfungstemperatur fällt und die Wechselspannung auf dem Nullpegel so lange gehalten wird, als die Verdampfungstemperatur niedriger als ein vorgegebener Temperaturwert T B ist, wie dies in Fig. 3(B) dargestellt ist;
- (3) wenn die Phasenregelung der Wechselspannung in Übereinstimmung mit der Batteriespannung beeinflußt wird, die Anstiegsgeschwindigkeit des Wechselspannungspegels in bezug auf den Anstieg der Batteriespannung niedriger gehalten wird als ohne Phasenregelung, so lange als die Batteriespannung größer als ein erster vorgegebener Spannungswert V₀ und kleiner als ein zweiter vorgegebener Spannungswert V₁ ist, und die Wechselspannung auf dem Nullpegel so lange gehalten wird als die Batteriespannung höher als der zweite Spannungswert V₁ bleibt, wie dies Fig. 3(C) zeigt.
Wenn die Phasenregelung der Wechselspannung nach
dieser Erfindung erfolgt kann jede oder zwei in Kombination
der zuvor erläuterten Phasenregelmethoden angewandt werden.
Fig. 4 zeigt den Schaltungsaufbau des Wechselrichters
600 nach der Erfindung. In dieser Figur ist mit der Bezugszahl
1 eine Antriebsspule des Schwingkompressors 100 belegt. Ein
Schaltdetektor 701 umfaßt beispielsweise einen
Impulstransformator PT 101. Halbleiterelemente TR 101, TR 102,
TR 103, TR 104, TR 107, TR 108, TR 109, TR 110 enthalten Regelteile,
beispielsweise Transistoren. Die Transistoren TR 101, TR 102 und
die Transistoren TR 109, TR 110 bilden ein Paar, während die
Transistoren TR 103, TR 104 und die Transistoren TR 107, TR 108
ein anderes Paar bilden. Jedes Paar nimmt abwechselnd
Ein-Aus-Betriebszustände an. Die Transistoren TR 105 und TR 106 regeln
den Basisstrom des Transistors TR 104 und des Transistors
TR 102. Mit C 101 ist ein Kondensator bezeichnet, D 101 bis D 110
sind Dioden, R 101 bis R 118 sind Widerstände, PT 101 ist ein
Impulstransformator, PTC 1 eine Primärwicklung des Impulstransformators
PT 101, und PTC 2 eine Sekundärwicklung des Impulstransformators
PT 101. Die Punkte O und P am rechten Blattrand der
Fig. 4 sind mit den Punkten O und P in Fig. 8 verbunden. Die
Wirkungsweise der Schaltung ist folgende:
(I) Es wird angenommen, daß die Spannung einer
Gleichspannungsversorgung dem Wechselrichter 600 in der in
Fig. 4 gezeigten Polarität zugeführt wird und daß sich der
Schwingkompressor 100 in einem stabilen bzw. eingeschwungenen
Betriebszustand befindet, wobei die Transistoren TR 101, TR 102,
TR 109 und TR 110 beispielsweise im gesättigten Betriebsbereich
verbleiben und im eingeschalteten Zustand gehalten werden, während
die Transistoren TR 103, TR 104, TR 107 und TR 108
im abgeschalteten Zustand
gehalten werden. In diesem Zustand, der nachstehend als Zustand
A bezeichnet wird, wird ein geschlossener Schaltkreis von dem
positiven Anschluß der Gleichstromversorgung zu dem negativen
Anschluß der Gleichstromversorgung über den Transistor TR 101,
die Antriebsspule 1 und den Transistor TR 109 gebildet, wodurch
bewirkt wird, daß der Antriebsstrom in der Antriebsspule 1 in
der durch einen Pfeil a in der Figur gezeigten Richtung fließt.
Im Zustand A fließt des weiteren ein Strom in der durch einen
Pfeil b in der Fig. 4 dargestellten Richtung von einem Anschluß
α der Antriebsspule 1 über die Diode D 103, den Kondensator C 101
und den variablen Widerstand R 109 zu der Basis des Transistors
TR 106.
Dieser Basisstrom hat eine Wellenform, die der Zeitkonstanten
entspricht, die durch den Kapazitätswert des
Kondensators C 101 und des Widerstands des Schaltkreises gegeben ist, das
ist der Widerstandswert des variablen Widerstandes R 109 und
anderer Schaltungselemente, und zugleich wird auch der Basisstrom
des Transistors TR 101 dadurch bestimmt.
(II) Sobald der Transistor TR 101 die Abschalt-Bedingung
erfüllt, das ist
I c ≦ h FE I B , mit dem Kollektorstrom I c , dem Basisstrom
I B und dem Stromverstärkungsfaktor h FE ,
steigt der Spannungsabfall zwischen dem Emitter und dem Kollektor
des Transistors TR 101 scharf an, wodurch das Potential des
Punktes α in der Zeichnung absinkt. Zur gleichen Zeit steigt
auch der Spannungsabfall zwischen dem Kollektor und dem Emitter
des Transistors TR 109 scharf an, wodurch bewirkt wird, daß
das Potential des Punktes β in der Zeichnung ansteigt. Dies
bringt den Anschlußspannungspegel der Antriebsspule 1 nahezu
auf Null, was bewirkt, daß der der Antriebsspule 1
zugeführte Antriebsstrom plötzlich abgeschaltet wird. Des weiteren
wird der Ladestrom des Kondensators C 101 plötzlich abgeschaltet,
wodurch der Transistor TR 106 sperrt. Dann werden die
Transistoren TR 102 und TR 101 vollständig in den Abschaltzustand
gebracht, und zugleich werden die Transistoren TR 109 und
TR 110 vollständig abgeschaltet. Der Spannungsabfall im Punkt α
in der Figur und der Spannungsanstieg im Punkt β in der Figur
bewirken, daß der in der Primärwicklung PTC 1 des Impulstransformators
PT 101 fließende Strom abrupt abgeschnitten wird.
Diese Stromänderung induziert eine negative Impulsspannung in
der Sekundärwicklung PTC 2. Wenn die negative Impulsspannung
induziert wird, wird die Spannung im Punkt P auf den Pegel der
negativen Anschlußspannung der Gleichspannungsversorgung reduziert
und auf diesem Pegel während einer Periode mit variabler
Zeitspanne gehalten, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 8 noch
näher beschrieben werden wird. Diese variable Zeitspanne stimmt
überein mit der Zeitspanne T′ in Fig. 2.
(III) Während der Periode der voranstehend erwähnten
variablen Zeitspanne T′ wird das Potential der Basis des Transistors
TR 108 nahezu auf dem gleichen Pegel gehalten wie das
negative Anschlußpotential der Gleichspannungsversorgung und
daher bleiben die Transistoren TR 108, TR 107 und der Transistor
TR 103 weiterhin abgeschaltet. Ebenso sind die Transistoren
TR 101, TR 102 und die Transistoren TR 109 und TR 110 gesperrt.
Dies bedeutet, daß der der Antriebsspule 1 zugeführte Antriebsstrom
abgeschaltet gehalten wird. Andererseits beginnt die Entladung
des Kondensators C 101, der mit der in der Figur gezeigten
Polarität geladen ist, wodurch ein Entladestrom
in der durch einen Pfeil c in der Zeichnung
dargestellten Richtung fließt, um den Transistor TR 105 zu öffnen.
Dies bewirkt, daß der Transistor TR 104 eingeschaltet
bleibt.
(IV) Nach dem Ablauf der Periode der variablen Zeitspanne
T′ kehren der Punkt P und der negative
Anschluß der Gleichstromversorgung in den offenen Zustand zurück,
wodurch das Potential des Punktes S in Fig. 4 stark
ansteigt, wie unter Bezugnahme auf Fig. 8 noch beschrieben
werden wird. Dies bewirkt des weiteren, daß das Potential der Basis
des Transistors TR 108 steil ansteigt, wodurch der Transistor
TR 108 wieder eingeschaltet wird. Danach werden sowohl der Transistor
TR 107 und der Transistor TR 103 leitend. Somit steigt
das Potential des Punktes b stark an bis nahezu auf das gleiche
Potential wie die positive Anschlußspannung der Gleichspannungsversorgung
und zugleich sinkt das Potential im
Punkt α stark ab, und zwar nahezu auf das gleiche Potential wie
der negative Anschluß der Gleichspannungsversorgung.
Demensprechend fließt ein Anstriebsstrom in Richtung eines
Pfeils d zu der Antriebsspule 1. Ein relativ großer Ladestrom
fließt in die Richtung des Pfeils c zu dem Kondensator C 101,
der den Transistor TR 105 komplett einschaltet, und danach die
Transistoren TR 103, TR 104, TR 107 und TR 108. Diese vier Transistoren
werden im eingeschalteten Zustand gehalten und die anderen
Transistoren TR 101, TR 102, TR 109 und TR 110 abgeschaltet.
Der Antriebsstrom fließt weiterhin kontinuierlich zu der
Antriebsquelle in Richtung des Pfeils d, so lange bis der Transistor
TR 103 die zuvor erwähnte Abschaltbedingung erfüllt.
(V) Sobald der Transistor TR 103 die Abschaltbedingung
erfüllt, werden die Transistoren TR 103, TR 104, TR 107 und
TR 108 abgeschaltet. Danach erfolgt der gleiche Schaltungsablauf,
wie er unter (II) und den nachfolgenden Paragraphen beschrieben
ist, und der der Antriebsspule 1 zugeführte Antriebsstrom
wird im abgeschalteten Zustand während der Periode der
zuvor erwähnten variablen Zeitspanne T′ gehalten, die mit dem
Abschaltzeitpunkt beginnt. Der gleiche Betriebsablauf wird danach
wiederholt und die in Fig. 2 gezeigte Wechselspannung
der Antriebsspule 1 zugeführt.
Die Fig. 5(A) bis (G) zeigen die Betriebsweise
des Wechselrichters 600 nach Fig. 4. In Fig. 5(A) ist eine
Wellenform dargestellt, die über die Anschlüsse der Antriebsspule
1 eingespeist wird, in Fig. 5(B) eine Wellenform des
Antriebsstroms für die Antriebsspule 1, in Fig. 5(C) eine
Wellenform für die Ladespannung des Kondensators C 101, in
Fig. 5(D) eine Wellenform für den Ladestrom des Kondensators
C 101, in Fig. 5(E) eine Stromwellenform, die den Schaltvorgang
des Transistors TR 101 und des Transistors TR 103 anzeigt,
in Fig. 5(F) eine Wellenform der Negativimpulsspannung, die
aus den in der Sekundärwicklung PTC 2 des Impulstransformators
PT 101 induzierten Impulsspannungen ausgewählt wurde, und in
Fig. 5(G) eine synthetisierte Spannungswellenform an den Punkten
S und S′ in Fig. 4, das ist die Spannung im Punkt P. In
der Zeichnung korrespondiert T A mit der Schaltzeit, zu der der
Transistor TR 101 oder der Transistor TR 103 die zuvor erwähnte
Abschaltbedingung erfüllt.
Fig. 6 zeigt den Schaltungsaufbau eines anderen
Wechselrichtes 600 nach der Erfindung. In dieser Figur beziehen
sich die Bezugszeichen TR 201 bis TR 206 auf Transistoren.
Die Transistoren TR 201 und TR 202 regeln den Basisstrom des Transistors TR 203 bzw. TR 205
und die Transistoren TR 203, TR 204 und TR 205, TR 206 führen
abwechselnd einen Schaltvorgang aus, um den Strom zu regeln, der
durch die Primärwicklung W 201 eines Transformators T 201 fließt.
An die Sekundärwicklung W 202 des Transformators T 201 ist die
Antriebsspule 1 angeschlossen. Der Schaltdetektor
701 umfaßt einen Impulstransformator PT 201 mit einer
Primärwicklung PTC 1 und einer Sekundärwicklung PTC 2, Kondensatoren
C 201 und C 202, einen variablen Widerstand R 201, ferner Widerstände
R 202 bis R 212, Dioden D 201 bis D 208 und die schon erwähnte
Antriebsspule 1. Die Punkte O und P sind mit den Punkten
O und P in Fig. 8 verbunden. Die Wirkungsweise der Schaltdetektors
wird nachstehend erläutert.
(VI) Es wird die Spannung einer
Gleichstromquelle dem Wechselrichter 600 gemäß der
gezeigten Polarität zugeführt. Der
Kompressor 100 weist einen stabilen Betriebszustand auf und die
Transistoren TR 203, TR 204 sind im gesättigten Arbeitsbereich
eingeschaltet, während die Transistoren TR 205, TR 206
abgeschaltet sind. In diesem Zustand ist der
Schaltkreis von dem positiven Anschluß der
Gleichstromversorgung zu dem negativen Anschluß über die obere
Hälfte der Primärwicklung W 201 des Transformators T 201 und den
Transistor TR 204, durch die ein Primärfluß in der oberen
Hälfte der Primärwicklung W 201 in Richtung eines Pfeils e
in der Zeichnung fließt, geschlossen. Der in Richtung des Pfeils e fließende
Primärstrom induziert eine Spannung in der Sekundärwicklung
W 202 des Transformators T 201 und bewirkt einen Antriebsstrom,
der in der Antriebsspule 1 in Richtung eines Pfeils f fließt.
Des weiteren wird im Zustand A eine Spannung, die doppelt so
groß wie die Spannung der Gleichstromversorgung ist, über die
Anschlüsse a und b der Primärwicklung W 201 des Transformators
T 201 der gezeigten Polarität erzeugt. Diese über den Anschlüssen
a und b erzeugte Spannung bewirkt einen Stromfluß in
dem geschlossenen Schaltkreis A,
von dem Anschluß b der Primärwicklung
W 201 über den Emitter des Transistors TR 201, wie aus der linken
Hälfte der Figur ersichtlich ist, der Basis des Transistors
TR 201, den Kondensator C 201, den variablen Widerstand R 201, die
Diode D 202 und den Anschluß a der Primärwicklung W 201 zu dem
Anschluß b der Primärwicklung W 201. Dieser Strom bewirkt, daß
der Transistor TR 201 eingeschaltet gehalten wird und daß der
Kollektorstrom des Transistors TR 201 der Basis des Transistors
TR 203 zugeführt wird, um den Transistor TR 203 eingeschaltet zu
halten, wodurch auch der eingeschaltete Zustand des Transistors
TR 204 aufrecht erhalten bleibt. Der in dem Schaltkreis A fließende
Strom wird durch die Zeitkonstante des Kondensators C 201
und den Schaltungswiderstand, das ist der Widerstand des variablen
Widerstands R 201 und weiterer Schaltungselemente, bestimmt.
(VII) Sobald der Transistor TR 204 die voranstehend
erwähnte Abschaltbedingung erfüllt, steigt der Spannungsabfall
zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors TR 204
scharf an und die der oberen Hälfte der Primärwicklung W 201 des
Transformators T 201 zugeführte Spannung wird nahezu auf Null
reduziert. Dies bewirkt, daß der in der Antriebsspule 1 in
Richtung f fließende Antriebsstrom abgeschaltet wird. Als Folge
eines scharfen Anstiegs des Spannungsabfalls zwischen dem Kollektor
und dem Emitter des Transistors TR 204 wird der in der
oberen Hälfte der Primärwicklung W 201 fließendes Primärstrom
stark reduziert. Dies bewirkt eine Induktion einer Spannung in
der Primärwicklung W 201 mit einer Polarität entgegengesetzt zu
derjenigen, die in der Figur dargestellt ist, wodurch gleichzeitig
ein Strom in der Primärwicklung PTC 1 des Impulstransformators
PT 201 fließt. Diese Stromänderung induziert eine negative
Impulsspannung in der Sekundärwicklung PTC 2, die das
Potential im Punkt P in Fig. 6 auf die negative Anschlußspannung
der Gleichstromversorgung abfallen läßt, wobei dieser Zustand
während der Periode der variablen Zeitspanne T′, wie im
Falle der Ausführungsform nach Fig. 4 beschrieben, beibehalten
wird.
(VIII) Während der Dauer der variablen Zeitspanne T′
sind die Transistoren TR 201, TR 203, TR 204 abgeschaltet, ebenso
die Transistoren TR 205, TR 206. Der der Antriebsspule 1 zugeführte
Antriebsstrom ist ebenfalls abgeschaltet.
Der Transistor TR 202 ist eingeschaltet.
(IX) Nach Ablauf der Periode der variablen Zeitspanne
T′ kehren der Punkt P und der negative Anschluß der Gleichstromversorgung
in den offenen Zustand zurück, wobei das Potential
im Punkt P ansteigt, wie dies noch in
Zusammenhang mit Fig. 8 beschrieben werden wird. Dadurch wird
bewirkt, daß der Kollektorstrom des Transistors TR 202, der in
Richtung des negativen Anschlusses der Gleichstromversorgung
über den Widerstand R 206, die Diode D 204 und den Punkt P fließt,
nunmehr der Basis des Transistors TR 205 über die Widerstände
R 206 und R 207 zugeleitet wird. Dadurch wird der Transistor
TR 205 eingeschaltet und danach der Transistor TR 206, wodurch
ein Strom in einem geschlossenen Schaltkreis von dem positiven
Anschluß der Gleichstromversorgung über die untere Hälfte
der Primärwicklung W 201 des Transformators T 201 und den
Transistor TR 206 zu dem negativen Anschluß der Gleichstromversorgung
zu fließen beginnt. Dies bedeutet, daß der Primärstrom
in der unteren Hälfte der Primärwicklung W 201 des Transformators
T 201 in Richtung eines Pfeils g fließt. Dadurch wird ein
Antriebsstrom ausgelöst, der in der Antriebsspule 1 in Richtung
eines Pfeils h fließt. Der Antriebsstrom fließt kontinuierlich
in der Antriebsspule 1, bis der Transistor TR 206 die
Abschaltbedingung erfüllt.
(X) Sobald der Transistor TR 206 die Abschaltbedingung
erfüllt, werden die Transistoren TR 202, TR 205 und TR 206
abgeschaltet und der gleiche Schaltungsablauf wie er unter
(VII) und den folgenden Paragraphen beschrieben ist, tritt ein.
Somit gilt, daß der der Antriebsspule 1 zugeführte Antriebsstrom
während der Periode der variablen Zeitspanne T′, beginnend
mit dem Zeitpunkt der Abschaltung, abgeschaltet bleibt.
Der gleiche Vorgang wird danach wiederholt und die in Fig. 2
dargestellte Wechselspannung an die Antriebsspule 1 angelegt.
In Fig. 7 ist der Schaltungsaufbau eines weiteren
Wechselrichters 600 nach der Erfindung dargestellt. In dieser
Figur bezeichnet TR 301 einen Transistor, T 301 einen Transformator
mit einer Primärwicklung W 301 und einer Sekundärwicklung
T 302. Der Schaltdetektor 701 umfaßt beispielsweise
einen Impulstransformator PT 301 mit einer Primärwicklung
PTC 1 und einer Sekundärwicklung PTC 2, Widerstände R 301 bis
R 303, einen variablen Widerstand R 304, eine Diode D 301 sowie
die Antriebsspule 1. Die Punkte O und p in der Zeichnung sind
mit den Punkten O und P in Fig. 8 verbunden. Die Arbeitsweise
der Schaltung ist folgende:
(XI) Es wird die Spannung der
Gleichstromversorgung dem Wechselrichter 600 in der in der
Figur gezeigten Polarität zugeführt. Der Kompressor
100 befindet sich im stabilen Betrieb und der Transistor
TR 301 ist im gesättigten Betriebsbereich oder eingeschaltet.
In diesem Zustand A ist ein geschlossener Schaltkreis von dem positiven
Anschluß der Gleichstromversorgung über die Antriebsspule 1 und
den Transistor TR 301 zu dem negativen Anschluß der Gleichstromversorgung
gebildet, der einen Antriebsstrom in der Antriebsspule
1 in Richtung des Pfeils a in der Zeichnung bewirkt. In
dem Zustand A fließt ein Strom in der Reihenschaltung aus der
Primärwicklung W 301 des Transformators T 301 und dem variablen
Widerstand R 304 in Richtung des Pfeils b in der Zeichnung, der
in der Sekundärwicklung W 302 des Transformators T 301 eine Spannung
induziert, die das Basis-Emitter-Potential des Transistors
TR 301 in Vorwärtsrichtung vorspannt.
(XII) Sobald der Transistor TR 301 die Abschaltbedingung
erfüllt, wird der Arbeitspunkt des Transistors TR 301 aus
dem gesättigten Arbeitsbereich in den aktiven Arbeitsbereich
verschoben, wodurch der Spannungsabfall über dem Kollektor und
dem Emitter ansteigt. Mit einem Anstieg dieses Spannungsabfalls
über den Kollektor und Emitter sinkt die an die Primärwicklung
W 301 des Transformators T 301 angelegte Spannung ab, die in
der Sekundärwicklung W 302 des Transformators T 301 induzierte
Spannung nimmt gleichfalls ab, und der Basisstrom des Transistors
TR 301 wird ebenso verringert. Dies bewirkt, daß der Transistor
TR 301 sehr rasch in den abgeschalteten Zustand gelangt
und daß der der Antriebsspule 1 zugeführte Antriebsstrom abrupt
abgeschaltet wird.
(XIII) Wenn der in Richtung des Pfeils a fließende
Antriebsstrom abgeschaltet wird, erfolgt die Induktion einer
Spannung über den Anschlüssen der Antriebsspule mit der in der
Zeichnung gezeigten Polarität. Der Grund hierfür ist, daß während
des Antriebsstromflusses in der Antriebsspule 1 in Richtung
des Pfeils a die Spule 1 sich bewegt, wodurch mechanische
Energie in einer nicht dargestellten Resonanzfeder des
Kompressors durch die Bewegung der Antriebsspule 1 gespeichert
wird. Wenn nun der Antriebsstsrom in der Spule 1 plötzlich unterbrochen
wird, um die Bewegung der Antriebsspule 1 zu stoppen,
bewegt sich diese in die entgegengesetzte Richtung im Magnetfeld
des Schwingkompressors durch die in der Resonanzfeder
angesammelte Energie. Mit der Bewegung der Antriebsspule 1
wird eine Spannung über die Anschlüsse der Antriebsspule 1 induziert.
(XIV) Während der Periode, in der eine Spannung über
den Anschlüssen der Antriebsspule 1 in der in der Figur gezeigten
Polarität induziert wird, fließt ein Strom in einer Reihenschaltung,
bestehend aus der Primärwicklung W 301 des Transformators
T 301 und aus dem variablen Widerstand R 304 in die
entgegengesetzte Richtung zu der durch den Pfeil b gezeigten
Richtung, der in der Sekundärwicklung W 302 des Transformators T 301
eine Sperr-Vorspannung des Basis-Emitter-Potentials des Transistors
TR 301 induziert und dadurch diesen weiterhin abgeschaltet
hält.
(XV) Nach Beendigung der Bewegung der Antriebsspule
1 in die entgegengesetzte Richtung, verschwindet die über die
Anschlüsse der Antriebsspule 1 induzierte Spannung, und der
Transistor TR 301 wird durch einen Leckstrom eingeschaltet, der
im Transistor TR 301 fließt. Gleichzeitig mit dem Einschalten
des Transistors TR 301 wird in der Sekundärwicklung PTC 2 des
Impulstransformators PT 301 eine negative Impulsspannung erzeugt,
wodurch die Spannung im Punkt P auf die negative
Anschlußspannung der Gleichstromversorgung reduziert wird und
auf diesem Pegel während der Periode der variablen Zeitspanne
gehalten wird. Dies bedeutet, daß der Transistor TR 301 weiterhin
abgeschaltet bleibt, auch nach Beendigung der Bewegung der
Antriebsspule 1.
(XVI) Nach Ablauf der Periode der variablen Zeitspanne
steigt die Spannung im Punkt P an, wodurch der Transistor
TR 301 eingeschaltet wird. Der Transistor TR 301 wird eingeschaltet
gehalten, bis die voranstehend erläuterte Abschaltbedingung
erfüllt ist und der Antriebsstrom in der Antriebsspule
1 fließt in Richtung des Pfeils a. Der gleiche Vorgang
wird danach wiederholt, um den Kompressor anzutreiben.
Fig. 8 zeigt den Schaltungsaufbau 701 eines monostabilen Multivibrator als
Regelschaltung für den Regelstrom nach der Erfindung. Diese Schaltung
umfaßt Transistoren TR 401, TR 402 und TR 403, Kondensatoren
C 401, C 402 und C 401 und Widerstände R 401 bis
R 406. Die Punkte O und P in der Zeichnung sind mit den Punkten
O und P in den Fig. 4, 6 und 7 verbunden, und der Punkt Q
steht in Verbindung mit dem Punkt Q in Fig. 9.
In Fig. 8 bilden die Transistoren TR 402, TR 403,
die Kondensatoren C 401, C 402, C 403, die Diode D 401 und die Widerstände
R 401, R 402, R 403, R 406 den monostabilen Multivibrator.
709. Im stabilen Zustand ist der Transistor TR 402 eingeschaltet
und der Transistor TR 403 abgeschaltet. In diesem Zustand
wird der Basisstrom dem Transistor TR 402 über eine in
Fig. 9 dargestellte Schaltung, die noch nachstehend beschrieben
werden wird, über den Punkt Q zugeführt. Wenn eine negative
Impulsspannung in der Sekundärwicklung PTC 2 des Impulstransformators
PT 101, PT 201 oder PT 301 in den Fig. 4, 6 bzw. 7
erzeugt wird und an den Punkt Q in der Zeichnung angelegt wird,
wird der Transistor TR 402 ab-, während der Transistor TR 403
angeschaltet wird. Dies bewirkt, daß der der Basid des Transistors
TR 402 über den Punkt Q zugeführte Strom über den Kondensator
C 402 dem Kollektor des Transistors TR 403 zugeleitet
wird. Wenn der Ladestrom des Kondensators C 402 den Sperrpegel
der Basisspannung des Transistors TR 402 überschreitet, wird
dieser eingeschaltet und dadurch der Transistor TR 403 abgeschaltet.
Die Zeitspanne, in der der Transistor TR 402 ausgeschaltet
ist, ist veränderlich und wird durch die Größe des im
Punkt Q fließenden Stromes und den Kapazitätswert des Kondensators
C 402 bestimmt und weist eine absinkende Tendenz mit ansteigender
Stromstärke auf. Es ist aus der Zeichnung ersichtlich,
daß der Transistor TR 401 abgeschaltet wird, wenn der
Transistor TR 402 eingeschaltet ist und umgekehrt gilt, daß der
Transistor TR 401 leitend wird, wenn der Transistor TR 402
sperrt. Aus diesem Grund wird der Transistor TR 401 eingeschaltet,
wenn eine negative Impulsspannung dem Punkt O zugeführt
wird und bleibt in diesem Zustand, bis der Transistor TR 402
eingeschaltet wird, wodurch bewirkt wird, daß der Punkt P auf
nahezu dem gleichen Potential gehalten wird, wie die negative
Anschlußspannung der Gleichstromversorgung.
Fig. 9 zeigt den Schaltungsaufbau eines Temperaturfühlschaltungsteils,
eines Spannungsdetektors
und eines Betriebsanzeigeschaltungsteils zur Anzeige des Ruhezustands
nach der Erfindung. Die Schaltungsanordnung umfaßt
den Betriebsanzeigeschaltungsteil 702, den Verdampfertemperaturfühlschaltungsteil
703, den Umgebungstemperaturfühlschaltungsteil
704, den Spannungsdetektor 705, Transistoren
TR 501 bis TR 506, Zener-Dioden ZD 501 und ZD 502, Thermistoren
TH 501 und TH 502, eine lichtemittierende Diode D 501, Schalter
SW 501 und SW 502 und Widerstände R 501 bis R 518. Die Punkte Q
und R in der Zeichnung sind mit dem Punkt Q in Fig. 8 und dem
Punkt R in Fig. 10 verbunden.
Die in Fig. 9 dargestellten Schaltungsteile sind
für die Durchführung jeder der nachfolgend beschriebenen vier
Funktionen oder für die gleichzeitige Durchführung einer Anzahl
dieser Funktionen geeignet.
(a) Die Betriebsanzeigeschaltung 702 liefert
eine Funktion, die den Ruhezustand des Schwingkompressors 100 anzeigt,
in welchem die lichtemittierende Diode
D 501 aufleuchtet, wenn beispielsweise die Umgebungstemperatur
niedriger als ein vorgegebener Temperaturwert ist, wie unter
Bezugnahme auf Fig. 10 später beschrieben werden wird.
(b) Der Verdampfertemperaturfühlschaltungsteil 703
setzt den Kollektorstrom des
Transistors TR 501 herab, wenn die Verdampfertemperatur absinkt.
(c) Der Umgebungstemperaturfühlschaltungsteil 704
setzt den Kollektorstrom des Transistors TR 503 herab, wenn die Umgebungstemperatur absinkt.
(d) Der Spannungsdetektor 705
reduziert den Kollektorstrom des Transistors
TR 505, wenn die Spannung der Gleichspannungsversorgung
ansteigt.
Im folgenden werden die Schaltungsabläufe für jeden
der Schaltungsteile beschrieben.
Wenn sich der Kompressor 100 im stabilen Betriebszustand befindet,
ist die Zenerdiode ZD 501 der Betriebsanzeigeschaltung
702 leitend, um die Spannung im Punkt a in der Zeichnung auf der
Höhe der Zener-Spannung der Zenerdiode ZD 501 zu halten, während
die andere Zenerdiode ZD 502 eingeschaltet ist, um die Spannung
im Punkt b auf dem Wert der Zener-Spannung der Zenerdiode ZD 502 zu halten.
In diesem Zustand ist die lichtemittierende
Diode D 501 abgeschaltet. Wenn die Spannung im
Punkt R oder die Spannung im Punkt b auf die negative Anschlußspannung
der Gleichstromversorgung reduziert wird, wie dies
nachstehend noch unter Bezugnahme auf Fig. 10 erläutert werden
wird, steigt der in der lichtemittierenden Diode D 501 fließende
Strom an und bewirkt, daß die lichtemittierende Diode
D 501 von dem gelöschten Zustand in den leitenden Zustand übergeht.
Die Diode D 501 setzt das Aufleuchten so lange fort, bis
die Spannung im Punkt R oder die Spannung im Punkt b zu dem
ursprünglichen Spannungswert zurückkehrt. Während der Periode,
in der die Spannung im Punkt R auf den negativen Anschlußspannungswert
der Gleichstromversorgung reduziert ist, ist der Antriebsstrom
der Antriebsspule 1 abgeschaltet, wie nachstehend
noch näher beschrieben werden wird, so daß der Kompressor 100
nicht arbeitet. Auf diese Weise dient die Betriebsanzeigeschaltung
702 als Sichtanzeige des Ruhezustands des Kompressors
mittels der lichtemittierenden Diode D 501.
Der Thermistor TH 501 des Verdampfertemperaturfühlschaltungsteils
703 ist so ausgelegt, daß er einen Widerstandswert in
Übereinstimmung mit der Verdampfertemperatur und eine derartige
Charakteristik besitzt, daß der Widerstandswert ansteigt,
wenn die Verdampfertemperatur absinkt. In dem Betriebszustand,
in welchem der Schalter SW 501 eingeschaltet ist, steigen der
Widerstandswert des Thermistors TH 501, der Basisstrom des Transistors
TR 502 und der Kollektorstrom des Transistors TR 502 an,
wenn die Verdampfertemperatur absinkt. Dies bewirkt, daß der
Basisstrom und der Kollektorstrom des Transistors TR 501 absinken.
Somit wird der durch den Punkt Q fließende Strom erniedrigt,
wenn die Verdampfertemperatur absinkt, was bewirkt, daß
die Einschaltperiode des Transistors TR 401 in Fig. 8 ansteigt.
Somit wird die dem Kompressor zugeführte Energie abgesenkt,
wenn die Verdampfertemperatur sich erniedrigt.
Der Thermistor TH 502 des Umgebungstemperaturfühlschaltungsteils
764 ist so ausgelegt, daß er einen Widerstandswert in Übereinstimmung
mit der Umgebungstemperatur besitzt und eine Kennlinie
aufweist, nach der der Widerstandswert ansteigt, wenn die
Umgebungstemperatur absinkt. In dem Zustand, in welchem der Schalter
SW 502 im eingeschalteten Zustand gehalten ist, entspricht daher
die Wirkungsweise der Schaltung des Umgebungstemperaturschaltungsteils
704 weitgehend derjenigen des zuvor erwähnten
Verdampfertemperaturführschaltungsteils 703, wie aus der Zeichnung
offensichtlich hervorgeht. Dies bedeutet, daß die dem Kompressor
zugeführte Energie absinkt, wenn die Umgebungstemperatur
niedriger wird.
In dem Spannungsdetektor 705 steigen der Basisstrom
und der Kollektorstrom des Transistors TR 506 an, wenn
die Spannung der Gleichstromversorgung ansteigt, welche die in
der Zeichnung gezeigte Polarität besitzt. Dadurch wird bewirkt,
daß der Basis- und der Kollektorstrom des Transistors TR 505
absinken. Somit wird der im Punkt Q in der Zeichnung fließende
Strom niedrig, wenn die Spannung der Gleichstromversorgung ansteigt.
Dies bedeutet, daß die Anstiegsgeschwindigkeit der
Wechselspannung, die der Antriebsspule 1 des Kompressors zugeführt
wird, absinkt, wenn die Spannung der Gleichstromversorgung
ansteigt, wie dies in Fig. 3(C) gezeigt ist.
In Fig. 10 ist der Schaltungsaufbau eines Niedrigtemperaturfühl-
schaltungsteil und eines Hochspannungsdetektors
nach der Erfindung dargestellt. Dieser Schaltungsaufbau
umfaßt den Verdampfer-Niedrigtemperaturfühlschaltungsteil
706, den Umgebungs-Niedrigtemperaturfühlschaltungsteil
707, einen Hochspannungsdetektor 708, Transistoren
TR 601 bis TR 609, Zenerdioden ZD 601 udn ZD 602, Thermistoren
TH 601, TH 602 sowie Widerstände R 601 bis R 614. Der Punkt R
in der Zeichnung ist mit dem Punkt R in Fig. 9 verbunden.
(e) In dem Verdampfer-Niedrigtemperaturfühlschaltungsteil
706 ist der Thermistor TH 601 so ausgelegt, daß er einen
Widerstandswert in Übereinstimmung mit der Verdampfertemperatur
besitzt und eine Charakteristik aufweist, nach der der Widerstandswert
ansteigt, wenn die Verdampfertemperatur absinkt.
Der Transistor TR 603 bleibt gesperrt, wenn der Widerstandswert
des Thermistors TH 601 kleiner als ein vorgegebener Wert ist,
und wird dann eingeschaltet, wenn der Widerstandswert des Thermistors
TH 601 größer als dieser vorgegebene Wert ist. Dies bedeutet,
daß der Transistor TR 603 gesperrt bleibt, wenn die
Verdampfertemperatur oberhalb eines vorgegebenen Temperaturwerts,
beispielsweise der Temperatur T B in Fig. 3(B) ist, und daß
der Transistor TR 603 eingeschaltet ist, wenn die Verdampfertemperatur
unterhalb des vorgegebenen Temperaturwerts T B liegt.
In dem Zustand, in welchem die Verdampfertemperatur größer als
der vorgegebene Temperaturwert T B ist, sind daher die Transistoren
TR 603, TR 602 und TR 601 alle gesperrt, und das Potential im
Punkt R, das gleich dem Potential im Punkt b in Fig. 9 ist,
befindet sich auf einem hohen Pegel. Andererseits, wenn die
Verdampfertemperatur unterhalb des vorgegebenen Temperaturwerts T B
liegt, wird der Transistor TR 603 eingeschaltet und dann die
Transistoren TR 602 und TR 601 aufeinanderfolgend leitend. Dies
bewirkt, daß das Potential im Punkt R in der Zeichnung, das
ist das Potential im Punkt b in Fig. 9, nahezu auf die negative
Anschlußspannung der Gleichstromversorgung absinkt. Somit
wird der Strom, der durch den Transistor TR 501, TR 503 oder
TR 505 in Fig. 9 geflossen ist, abgeschaltet und von dem Punkt
b in Fig. 9 über den Punkt R in Fig. 10 dem Transistor TR 601
zugeleitet. Dementsprechend wird der Transistor TR 402 in Fig. 8
in abgeschaltetem Zustand gehalten und der Transistor TR 401
eingeschaltet, was bewirkt, daß die Energieversorgung zu der
Antriebsspule 1 unterbrochen wird.
(f) In dem Umgebungs-Niedrigtemperaturfühlschaltungsteil
707 besitzt der Thermistor TH 602 einen Widerstandswert in
Übereinstimmung mit der Umgebungstemperatur und weist eine Kennlinie
auf, nach der der Widerstandswert ansteigt, wenn die
Umgebungstemperatur abfällt. Der Transistor TR 606, dessen Schaltbetrieb
durch den Widerstandswert des Thermistors TH 602 geregelt
wird, wird abgeschaltet gehalten, wenn die Umgebungstemperatur
oberhalb eines vorgegebenen Temperaturwerts liegt, beispielsweise
oberhalb des Temperaturwerts T A in Fig. 3(A), und
wird in den durchgeschalteten Zustand verschoben, wenn die
Umgebungstemperatur niedriger als der Temperaturwert T A ist.
Wird die Umgebungstemperatur niedriger als der Temperaturwert
T A , tritt der gleiche Schaltungsvorgang auf, wie er im Zusammenhang
mit dem zuvor beschriebenen Verdampfer-Niedrigtemperaturfühl-
schaltungsteil 706 beschrieben wurde, um die Energieversorgung
zu der Antriebsspule 1 zu unterbrechen.
(g) Ist in dem Hochspannungsdetektor 708
die Spannung der Gleichstromversorgung niedriger als ein
vorgegebener Spannungspegel, beispielsweise gleich dem Spannungspegel
V₁ in Fig. 3(C), so sperrt die Zenerdiode ZD 602
und die Transistoren TR 609, TR 608 und TR 607 sind gleichfalls
gesperrt. Andererseits, wenn die Spannung der Gleichstromversorgung
über dem Spannungspegel V₁ liegt, wird die Zenerdiode
ZD 602 leitend und die Transistoren TR 609, TR 608 und TR 607 sind
dann gleichfalls leitend. Dies bewirkt, daß die der Antriebsspule
1 zugeführte Energie unterbrochen wird.
In Fig. 11 ist der Schaltungsaufbau eines Schaltdetektors
701 in dem Wechselrichter gemäß der Erfindung
dargestellt. Dieser Schaltungsaufbau enthält Kondensatoren
C 203 und C 204, und die Bezugszeichen D 401 und R 406 betreffen
die Diode und den Widerstand nach Fig. 8. Die übrigen
Bezugszeichen stimmen überein mit den Bezugszeichen in Fig. 6.
Der Schaltvorgang dieser Ausführungsform ist nahezu
der gleiche wie derjenige der Schaltung nach Fig. 6, mit Ausnahme
der Funktion zum Feststellen des Schaltvorgangs der Transistoren
TR 204 und TR 206, wie nachstehend beschrieben wird. In
dem Moment, wenn beispielsweise der leitende Transistor TR 204
abgeschaltet wird, erhält der Punkt b in der
Zeichnung ein negatives Potential, das nahezu zweimal so groß
ist (-2 V) wie die Spannung der Gleichstromversorgung oder
gleich V infolge des Einschwing- bzw. Ausgleichvorgangs im
Transformator T 201. Somit wird das Potential des Punktes α′ in
der Zeichnung gleichzeitig negativ, und die negative Impulsspannung
wird dem Punkt O über den Kondensator C 204 zugeführt,
wodurch der Betriebsablauf des monostabilen Multivibrators,
wie er unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben ist, ausgelöst
wird.
Wie schon erwähnt wurde, ermöglicht es die Erfindung,
eine unerwünschte Zerstörung des Ventilgehäuses bzw. Ventilkastens
infolge eines Temperaturabfalls zu verhindern, indem die
Phase der dem Kompressor zugeführten Wechselspannung in Übereinstimmung
mit der Umgebungstemperatur und/oder der Verdampfertemperatur
geregelt wird, um den Kolbenhub in Übereinstimmung
mit dem Abfall der Umgebungstemperatur und/oder der
Verdampfungstemperatur zu reduzieren. Des weiteren ermöglicht es
die Erfindung, den Verlust an elektrischer Energie, verglichen
mit einem System der Regelung der Amplitude der Wechselspannung,
zu verringern, indem die Phase der dem Kompressor zugeführten
Wechselspannung geregelt wird.
Claims (4)
1. Regeleinrichtung in einer mit einem Schwingkompressor
betriebenen Kältemaschine, mit einem aus Halbleiterelementen
bestehenden Wechselrichter, der eine Rechteckspannung
konstanter Amplitude ausgibt, wenn eine bestimmte Spannungshöhe
des Versorgungsgleichstroms vorliegt, und die
Frequenz dieser Rechteckspannung derart regelt, daß sie
stets mit der sich im Betrieb ändernden Eigenfrequenz des
mechanischen Systems des Schwingkompressors übereinstimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Phasenschnittsteuerung (700) vorgesehen ist,
welche die Dauer der Halbwellen der von dem Wechselrichter
(600) erzeugten und an den Schwingkompressor (100) abgegebenen
Rechteckspannung und damit den Kolbenhub des Schwingkompressors
(100) bei abnehmender Umgebungs- und/oder
Verdampfertemperatur solange erniedrigt, bis die Kühlleistung
für die zu kühlende Kühllast gerade noch ausreicht.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselrichter (600) neben Wechselstrom wahlweise
auch mit Gleichstrom betrieben werden kann, daß die Dauer
der Halbwellen durch ein- und ausschaltende Halbleiterelemente
(TR 101-104, TR 107-110) festgelegt und von einem
Schaltdetektor (701) registriert wird, und daß die
Phasenanschnittsteuerung (700) einen Steuerteil (709) aufweist,
welcher im Falle der Gleichstromversorgung die Schaltzeiten
dieser Halbleiterelemente (TR 101-104, TR 107-110) zusätzlich
zur Anpassung an die jeweilige Kühllast derart verändert, daß
innerhalb vorgegebener Grenzen der Einfluß unterschiedlicher
Spannungsgrößen in der versorgenden Gleichspannung auf die
Kühlleistung ausgeglichen wird.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Phasenanschnittsteuerung (700) einen Schaltungsteil
(706, 707) zum Feststellen eines Abfalls der Umgebungs- und/oder
der Verdampfertemperatur unterhalb eines vorgegebenen
Temperaturpegels enthält und die den Schwingkompressor (100)
zugeführte Wechselspannung auf Null während derjenigen Zeit
hält, in der die Umgebungs- und/oder Verdampfertemperatur
unterhalb dieses vorgegebenen Temperaturpegels liegt.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Phasenanschnittssteuerung (700) eine Betriebsanzeigeschaltung
(702) zur Sichtanzeige des Ruhezustandes des
Schwingkompressors (100) aufweist.
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