JP5739420B2 - 送出量を制御する方法および送出量制御機能を備える往復動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、往復動圧縮機の送出量を制御する方法に関する。本発明は、さらに、送出量制御機能を備える往復動圧縮機に関する。

特許文献１及び２は、往復動圧縮機の吸入弁における閉止体の圧力依存式の周期的な自動開放動作を制御デバイスによって制御する方法を開示しており、この制御デバイスは、必要に応じて、クランクが回転する間の少なくとも一部にわたって、閉止体を制御する。通常、吸入側および加圧側に用いられる自動圧縮機弁の寿命は、主に、実際の閉止体がそれぞれ弁座または弁停止部に交互に衝突する際の衝突応力に対する要件によって左右されるため、上記特許文献は、所謂アンローダ（または「上昇グリッパ」）を用いることによって、圧力平衡に到達する前に吸入弁を強制的に開放して、自動的な開放時に発生し得る閉止体の弁停止部に向かう瞬時の急激な加速を防止するプロセスを開示している。これにより、圧縮機弁の衝突応力に対する要件が引き下げられる。

この方法の欠点は、特に圧縮機システムが連続可変逆流調整法を用いて稼働されるときに、吸入側で使用される圧縮機弁、また特に加圧側で使用される圧縮機弁の応力要件が依然として高いことにある。連続可変逆流調整法によると、吸入弁は、送出量を制御するために、圧縮サイクルの一部の角度範囲の間、アンローダによって開放されて維持され、次に、閉鎖される。

この既知の方法の欠点は、吸入弁および圧力弁の閉止体が比較的大きな摩耗を受け、そのため、それに応じて、保守に多大なる労力が必要になることにある。
特許文献３は、往復動圧縮機の送出量を制御するためのさらなる装置を開示している。この装置の欠点は、圧縮側に用いられる圧縮機弁が厳しい応力要件を有するということにある。

欧州特許出願公開第０８０１２２７号明細書 欧州特許出願公開第１４００６９２号明細書 国際公開第２００８／０００６９８号パンフレット

本発明によって解決される課題は、往復動圧縮機の送出量を制御するためのより有利な方法および送出量を調整する往復動圧縮機を提供することにある。

この課題は、本発明の一実施形態による方法によって解決される。さらに、上述の問題は、別の実施形態による往復動圧縮機によって解決される。

特に、上述の問題は、自動吸入弁の閉止体の移動を、クランク回転サイクルの少なくとも一部にわたって、制御デバイスにより駆動されるアンローダによって制御して、往復動圧縮機の送出量を制御する方法によって解決され、当該方法は、連続可変逆流調整法を備え、該連続可変逆流調整法において、クランク回転サイクルの第１区間の間、アンローダは、閉止体に接触するように配置されて、閉止体が閉鎖されることを防止し、かつクランク回転サイクルの第２区間の間、アンローダは、閉止体から離間する方向に戻るように駆動されて、閉止体は閉鎖され、該方法は、休止調整法をさらに備え、該休止調整法において、アンローダは、クランク回転のサイクルの全体の間、閉止体が閉鎖されることを防止し、送出量が、連続可変逆流調整法および休止調整法の少なくとも組み合わせによって調整され、連続可変逆流調整法を用いる間、閉止体は、制御デバイスおよびアンローダによって制御されて、往復動圧縮機の圧力弁の閉止体が、少なくともクランク回転の所定の最低限の総開放角度にわたって開放される。

本発明による方法において、送出量は、吸入弁を強制的に開放して維持することによって調整される。これを実施する過程で、２つの異なる調整法、すなわち休止調整法および連続可変逆流調整法が用いられる。両方法は、いわゆるアンローダ（または「上昇グリッパ」）を用いており、アンローダは、弁、例えばプレート弁、リング弁、またはポペット弁の閉止体を、開放位置へ押圧し、好ましくは弁座上に押圧する。

往復動圧縮機は圧縮空間を有し、吸入弁を通して圧縮空間に気体が導入され、圧縮された気体は圧縮空間から出口弁（圧力弁とも呼ばれる）を通って放出される。休止調整法では、吸入弁の閉止体が、１回の作業行程全体にわたって、即ち１回の完全な作業サイクルにわたって、開放されて維持される。このため、圧縮空間内の圧力は、圧縮段階中に圧力弁を開放するために必要な圧力より高くまで上昇せず、したがって圧縮段階中、吸入された気体は吸入管路内に押し戻され、そのため圧縮および圧力管路内へのさらなる給送は不可能となる。したがって、圧力弁は閉鎖されたままであり、そのため、この圧縮空間は、圧力弁を介して圧力管路内に気体を給送しない。休止調整法が非活性化され、即ち通常動作が実施される場合、圧縮空間は再び圧力弁を介して、圧力管路内に全気体流量を給送する。往復動圧縮機が、例えば、１つの圧縮空間のみを有する場合、特定の作業サイクルが通常通り実施され、特定の作業サイクルにおいて休止調整法が活性化されるように、休止調整法を実施することができる。ここで、休止調整法の欠点は、往復動圧縮機から給送される気体の量を段階的にしか調整できないことにある。休止調整法のさらなる欠点は、減圧された圧縮空間、即ち圧力弁が開放されていない圧縮空間を通る流れが存在しないことであり、それにより、その圧縮空間内に汚れが集まることがあり、この事実は、弁の摩耗、またはパッキンリングおよびピストンリングの摩耗を引き起こす。

逆流調整法において、吸入弁は、圧縮行程の全体または１回の完全なクランク回転の一部の角度範囲にわたって、アンローダによって開放されて維持され、次に閉鎖されて、送出量を制御する。逆流調整法を実施する際、吸入弁は、圧縮段階の開始時においてのみ、アンローダによって押されて開放される。そのため、圧縮空間内の気体の一部分が吸入管路内に押し戻される。吸入弁の閉止体が完全に閉鎖されると、圧縮空間内に残留した気体が圧縮され、圧力弁を通って圧力管路内に押し進められる。このようにして、逆流調整法の間、可能な最大の気体流の一部のみが、圧縮空間から圧力弁を通って圧力管路内に給送される。

逆流調整法によると、少量の送出量を実現するためには、自動圧力弁の開放時間が比例して短くなることが欠点であり、定格送出量の４０％未満の送出量に関しては、圧力弁の開放時間が短くなって、圧力弁の開放および閉鎖速度が数倍に高まる可能性があることも欠点である。この事実は、一方では、自動圧力弁の摩耗の増大を引き起こし、他方では、部分的な送出量を確実に給送することができる範囲を減少させる。逆流調整法のさらなる欠点は、圧縮空間内でのより長い滞留時間、およびシリンダ壁を介して伝達される熱、およびピストンを通る漏れ流量により、圧縮前に気体が著しく加熱されることにある。この事実により、加圧側での気体は高温になる。

本発明による方法は、逆流調整法および休止調整法の併用により、特に吸入弁および圧力弁の少なくとも一方の閉止体に対して付加的な摩耗をもたらさずに、往復動圧縮機によって送出される量を広範囲にわたって変動させることができるという利点を有する。特に、より少量の送出量に関して、特定のサイクルの間、休止調整法に従って、気体が圧縮されないように吸入弁を開放して維持し、次の圧縮動作で十分多量の気体を圧縮することによって、圧力弁の摩耗が低減される。圧力弁の閉止体は、所定の総開放角度にわたって開放されて維持されるか、場合によって、圧力弁の閉止体が最低限以上の開放角度を有する。送出量の調整に関して、本質的に、好ましくは３つの異なる利用可能な方法があり、それらを用いることができる。すなわち、吸入弁が自動的に閉鎖され、かつ最大送出量を有する方法の他に、既に述べた逆流調整法と、既に述べた休止調整法とがある。例えば、任意の特定の時間に送出される流体の量に応じた調整は、以下のように実施することができる。

最大送出量を送出するためには、吸入弁は制御されず、即ち弁は自動で開閉される。
多量の送出流量、即ち最大送出量の約１００％〜８０％の範囲内の送出量に関しては、連続可変逆流調整法が用いられる。ただし、クランク回転の全てのサイクルを逆流調整法によって調整するのではなく、例えば１回または２回のサイクルにおいて、吸入弁が自動的に（即ち、制御されずに）作動しても良い。この方法において、アンローダはあまり必要とされないため、寿命がより長くなり、量を調整すること自体には、少ないエネルギーを用いるだけで良いという利点がある。

中量の送出流量、すなわち最大送出量の約８０％〜５０％の範囲内の送出量では、各サイクルに関して連続可変逆流調整法が用いられる。
少量の送出流量、すなわち最大送出量の約５０％〜０％の範囲内の送出量では、吸入弁の閉止体は、数回のサイクル中、例えば１回または２回のサイクルにおいて、休止調整法によって開放されて維持される。他のサイクルに関しては、吸入弁は自動で作動しても良く、さらに、必要に応じて逆流調整法を用いることもできる。

少なくとも所定の範囲の開放角度にわたって、または場合によってはクランク回転の所定の総開放角度にわたって、往復動圧縮機の圧力弁の閉止体が開放されるように、吸入弁が制御デバイスおよびアンローダによって、制御されることが特に有利である。開放角度の範囲は、少なくとも１０度、好ましくは少なくとも２０度乃至３０度である。

本発明による方法の特に有利な実施形態では、アンローダは、駆動機構、好ましくは電磁石によって非常に精確に制御可能であり、したがって、閉止体が吸入弁上に配置される前に、閉止体の閉鎖速度を低下させることができ、ひいては、閉止体は、制限された速度で吸入弁に衝突して、吸入弁上に配置され、すなわち吸入弁に「緩慢に」載置される。特に好ましい方法では、吸入弁に配置される時、閉止体の速度は０．１ｍ／ｓ未満である。この有利な方法は、閉止体の摩耗をさらに減少させる。

さらなる有利な実施形態において、駆動機構は、アンローダの速度と、特に、減速される位置とを制御するために、制御可能な減衰機構を備えており、閉止体は、閉鎖されるときに制限された速度で吸入弁に衝突し、すなわち吸入弁上に「緩慢に」配置されて、吸入弁を閉鎖する。減衰機構が電気的に制御可能であること、および減衰機構が電気レオロジーまたは磁気レオロジー流体を含むことの両方は特に有利であり、このような流体の粘性は、静電気的または電磁的に可変であって、ひいては、電気信号によって、減衰率を非常に迅速に変更することができる。また、減衰機構は別の原理に基づいても良く、例えば電磁石の形態を有することもある。

以下において、本発明を、例示的実施形態によって詳細に説明する。例示的実施形態は、図面を参照して説明される。

制御可能な弁の縦断面図。 クランク角度に対するアンローダの移動、吸入弁の閉止体の移動、およびアンローダの速度の一例を示す図。 様々な作動法による往復動圧縮機の圧縮空間内の圧力の推移を示す図。 図３に示される作動法による吸入弁および圧力弁の弁移動距離の推移を示す図。 様々な作動法による負荷推移を示すＰＶ図。 クランク角度に対する弁の特性変数を示す図。 往復動圧縮機を概略的に示す図。 吸入弁に作用するグリッパを作動させるための制御デバイスを概略的に示す図。

図面において、同一の部分には、基本的に同じ参照符号が付されている。
図１は、制御可能な弁１の縦断面図を示し、制御可能な弁１は、圧縮機ハウジング４を備え、その内部に吸入弁５が配置され、吸入弁５の位置はアンローダ６によって制御され、アンローダ６は、圧縮機ハウジング４の外部に配置された制御デバイス２によって、連結ロッドの形態を有する連結手段７を介して作動される。

圧縮機ハウジング４は、ランプ４ａ、気体空間４ｂ、圧縮空間４ｃ、およびカバー４ｄを備え、ここで、圧縮機ハウジング４は、図示されていないか、場合によっては見えない圧力弁８をさらに備え、この圧力弁８を通って、圧縮された流体が圧縮空間４ｃから流出することができる。自動吸入弁５は、弁座５ａと、行程方向Ｂに沿って移動可能に取り付けられた閉止体５ｂ（以下では弁プレート５ｂと呼ぶ）と、弁停止部５ｃと、復帰バネ５ｄとを備える。アンローダ６は、複数のグリッパ延長部６ａ、即ちフィンガ６ａと、ガイド６ｂと、圧縮バネ６ｃとを備える。アンローダ６は、電磁石２ａによって駆動され、かつ行程方向Ｂに沿って摺動可能に取り付けられ、グリッパ延長部６ａの先端は、方向Ｂに沿った行程に応じて、弁プレート５ｂに当接することができ、特に、弁プレート５ｂが移動不能になるように弁プレート５ｂを弁停止部５ｃに押し付けることができ、それにより弁５は強制的に開放されて維持される。制御デバイス２は、駆動機構として電磁石２ａを備え、電磁石２ａは、磁石固定具２ｂ、磁芯２ｃ、および磁気コイル２ｄを備える。制御デバイス２はハウジング２ｍをさらに備え、ハウジング２ｍは、連結部分２ｅを介して圧縮機ハウジング４に連結されている。また、制御デバイスは、調節機構２ｉ即ち調整機構２ｉと導電体２ｋ、２ｌとを備え、導電体２ｌが調節機構２ｉを電磁石２ａに接続する。制御デバイス２は、電磁石２ａおよび連結ロッド７を行程方向Ｂに沿って摺動可能に取り付けるために、２つのガイド２ｆ、２ｇを備えている。また、フィルタ３が設置されても良い。有利な実施形態において、制御デバイス２は、変位センサ２ｈなどのセンサをさらに備え、変位センサ２ｈは、行程方向Ｂに沿った電磁石２ａの行程距離もしくは位置、またはアンローダ６の位置を検出する。

図１に示される制御可能な弁１は、クランク回転サイクルにわたって様々な様式で作動できる。「サイクル」とは、往復動圧縮機のクランクシャフトの３６０度の回転を意味する。

図２は、連続可変逆流調整法の動作を示しており、クランク角度に対するアンローダ６の行程移動Ａ、弁プレート５ｂの行程移動Ｂ、およびアンローダ６の速度Ｃが図２に示され、クランクシャフトの１回転分、即ち０度から３６０度までの角度推移が示されている。弁プレート５ｂの行程移動Ｂから、図示した例示的実施形態において、弁プレート５ｂが、約９０度から１１０度までの角度範囲内で吸入中に自動的に開放され、ひいては弁停止部５ｃに当接することが分かる。連続可変逆流調整法の作動時において、弁プレート５ｂが開放された後に、アンローダ６は、曲線Ａによって例示的に示されるように、弁プレート５ｂに当接するまで移動させられ、即ち進行させられる。また、図２には、アンローダ６の速度が曲線Ｃによって示されている。自動方式で動作する際には、ピストンが方向を変えるとき、図示した例では２２５度のときに、吸入弁５は、自動的に閉鎖される。したがって、連続可変逆流調整法の作動により、アンローダ６は、クランク回転サイクルの第１の区間Ｋ１の間、閉止体５ｂに当接して閉止体５ｂによる遮断を防止し、クランク回転サイクルの第２の区間Ｋ２の間、曲線Ａ２の推移に従って逆向きに駆動される。このとき、支配的な圧力の条件により、閉止体５ｂ、すなわち弁プレート５ｂはアンローダ６の移動に従動するか、アンローダ６に当接して、弁プレート５ｂは、特定の時点、図示した例では約２９０度の時に、で弁座５ａ上に存在し、かつ弁５を閉鎖する。第３の区間Ｋ３において、アンローダ６はさらに移動させられて、例えば、弁プレート５ｂから離間する。

閉止体５ｂの移動は、区間Ｋ２において、駆動機構によって、すなわち図示した例示的実施形態では電磁石２ａおよび連結ロッド７によって制御され、それによりアンローダ６は、クランク回転に応じて、図２に示される移動距離Ａまたは速度Ｃのように推移し、ここで有利には、図２に示されるように、移動する閉止体５ｂが、吸入弁５上に載置される前に、減速するように電磁石２ａは調節される。有利な実施形態では、アンローダ６は、次に、第３の区間Ｋ３で、有利には曲線Ｃの「第２の山部」によって示されるように、再度加速させられ、次に再び減速させられて、端部位置まで移動させられ、ひいてはアンローダ６は、区間Ｋ３において移動距離の推移Ａによって示されるように、閉止体５ｂから特定の距離だけ離間しており、すなわち閉止体５ｂに直接接触しない。有利な方法では、電磁石２ａは、閉止体５ｂが吸入弁上に載置された状態で０．１ｍ／ｓ未満の速度を有するように調節される。

また、弁１は休止調整法によって作動させられることもできる。休止調整法によると、アンローダ６は、クランク回転の１サイクルの全期間にわたって、閉止体５ｂによる遮断を防止するように、有利には、アンローダ６が１サイクル全体にわたって、閉止体５ｂに当接するように移動させられて、閉止体５ｂは１サイクル全体にわたって開放されて維持される。

図７は、移動可能に取り付けられたピストン４ｅを備えた圧縮機ハウジング４を有する往復動圧縮機を概略的に示しており、ピストン４ｅは、圧縮空間４ｃを部分的に画定し、かつピストンロッド４ｆによって駆動される。圧縮機ハウジング４は吸入弁５をさらに備え、吸入弁５を通して、給送すべき流体または気体が吸入される。また、この往復動圧縮機はグリッパ６をさらに備えており、グリッパ６は、駆動機構を有する制御デバイス２によって駆動される。制御デバイス２、吸入弁５、およびグリッパ６が、制御可能な弁１を構成する。圧縮機ハウジング４は圧力弁８をさらに備え、圧力弁８を通して、圧縮された気体が圧縮空間４ｃから放出される。往復動圧縮機は複数の圧縮空間４ｃを備え、圧縮空間４ｃの各々は、ピストンロッド４ｆを備えた個別のピストン４ｅを有し、かつ個別の制御可能な弁１を備えていても良い。

次に、図３は、異なる作動法に関して、クランク角度に応じた往復動圧縮機の圧縮空間４ｃ内での圧力の推移を示す。図示した例示的実施形態では、下死点Ｕ_ＴＰが９０度に位置しており、即ち圧縮空間４ｃは、この位置で最大体積に到達する。上死点Ｏ_ＴＰは、この例では２７０度に位置しており、即ち圧縮空間４ｃは、この位置で最小体積に到達する。第１の区間Ｄでは、吸入弁５の閉止体５ｂは自動的に移動し、３６０度にわたるクランク角度において、図示した圧力の推移が得られる。図３において、圧力弁８の閉止体は常に自動的に移動する。図示した例示的実施形態では、加圧側での圧力は例えば約３．１ｂａｒ（３１０ｋＰａ）であり、図示した例示的実施形態では、付勢用の弁バネを有する圧力弁８は、約３．２ｂａｒ（３２０ｋＰａ）の圧力で開放される。圧力弁８は、例えば１９０度のクランク角度において開放される。自動圧力弁８は、図示した例示的実施形態では約５０度にわたる角度範囲Ｋ_ｗにおいて完全に開放されている。これは、圧力弁８が、再度閉鎖される前に、この最大開放角度範囲Ｋ_ｗで最大弁移動距離を有するためである。弁が開放され、即ち閉止体が弁座から持ち上げられている総開放角度Ｋ_ｖ、あるいは圧力弁８が開放されている総時間に相当する総開放角度Ｋ_ｖは約８０度にわたる。第２の区間Ｅにおいて、休止調整法が示されており、上述したように閉止体５ｂが３６０度にわたる全クランク角度において開放されて維持され、圧縮空間４ｃ内の圧力は図のように推移する。圧縮空間４ｃ内の圧力は常に３．２ｂａｒ（３２０ｋＰａ）未満に維持されており、ひいては圧力弁８は自動的に開放されない。第３の区間Ｆにおいて、連続可変逆流調整法が示され、図２に示されるように、閉止体５ｂは、３６０度にわたるクランク角度の一部にわたってアンローダによって開放されて維持され、したがって、圧縮空間４ｃ内の圧力は、クランク角度に比べて遅れて蓄積されて、図のように推移する。圧力弁は、例えば２１０度のクランク角度において開放される。図示した例示的実施形態では、自動圧力弁８は、図４に示されるように、約３０度にわたる最大開放角度範囲Ｋ_ｗにおいて完全に開放されて維持され、その後、弁移動距離が減少し、総開放角度Ｋ_ｖの後において弁８が再度完全に閉鎖される。弁が開放されている総開放角度Ｋ_ｖ、即ち弁が開放されている総時間に相当する総開放角度Ｋ_ｖは約６０度にわたる。

上述のように、休止調整法によると、吸入弁５は、作業行程全体にわたって開放されて維持される。このようにして、圧縮段階中、吸入された気体は吸入管路内に押し戻され、ひいては圧縮されて、さらに圧力管路内に給送されることには利用できない。圧縮空間は気体を給送しない。休止調整法が非活性化されると、圧縮空間は再び全流体流量を給送する。

対照的に、連続可変逆流調整法によると、吸入弁５の閉止体５ｂは、圧縮段階の開始時においてのみ、押されて開放される。このようにして、気体の一部が吸入管路に押し戻される。吸入弁５が閉鎖されると、圧縮空間内に残留した気体が圧縮され、圧力弁を通って圧力管路内に押し進められる。圧縮空間は、可能な最大の気体流量の一部のみを給送する。

どちらの方法も、アンローダ６を用いて、弁５、例えばプレート弁、リング弁、またはポペット弁の封止要素５ｂを弁停止部５ｃに押し付け、それにより開放位置に移動させる。連続可変逆流調整法では、１回の作業サイクルの中で、アンローダ６が閉鎖位置から開放位置に移動し、再度開放位置に戻らなければならず、休止調整法では、同じ移動順序に関して、より長い時間を利用可能であるため、用いられる部品のパワー取込み、所要の力、移動速度、および応力の条件は、連続可変逆流調整法の方が厳しい。

図３に示されるように、このとき、連続可変逆流調整法Ｆおよび休止調整法Ｅの組合せによって広範囲にわたって往復動圧縮機の送出量を調整することができ、さらに、閉止体が自動的に移動する区間Ｄも送出量調整のために使用することができる。ここで、弁５の動作のこれらの３つの駆動形式Ｄ、Ｅ、Ｆは、任意の所望の様式で共に組み合わせられることができ、例えば、連続するサイクルにおいて、初期に駆動形式Ｄ、Ｅ、またはＦのみが用いられ、その後、例えば３つの駆動形式Ｄ、Ｅ、およびＦの少なくとも２つの組合せが用いられる。

例えば、弁を調節して、以下のように様々な送出量を調整することができる。多量の送出流量のために、吸入弁５は、一部のサイクルにおいて自動的に駆動され、かつ一部のサイクルにおいて連続可変逆流調整法によって駆動されることができ、中量の送出量のために、吸入弁５は、あらゆるサイクル中に連続可変逆流調整法によって駆動されることができ、少量の送出量のために、吸入弁５は、一部のサイクルにおいて常に開放されて維持され、かつ一部のサイクルにおいて連続可変逆流調整法によって駆動されることができる。

図４は、クランクシャフト角度に対する圧力弁８の行程移動８ｃを示す。クランクシャフト角度に対する吸入弁５の閉止体５ｂの行程移動５ｅも示されている。圧力弁８の移動は自動的に行われ、一方、上述したように、吸入弁５の閉止体５ｂの移動は、休止調整法Ｅおよび逆流調整法Ｆではグリッパ６によって決定される。図４において、弁８が最大の弁行程距離を有する範囲、即ち弁８が最大限に開放される最大開放角度範囲Ｋ_ｗがよく示されている。また、弁８が開かれる総開放角度Ｋ_ｖも示されている。

自動圧力弁８の開放期間は、圧縮空間４ｃ内の圧力が圧力弁８の開放圧力（図３の例示的実施形態では３．２ｂａｒ（３２０ｋＰａ）の圧力）より高い角度範囲によって決定される。図３および図４で符号Ｆによって示される連続可変逆流調整法を参照すると、閉止体５ｂが遅く閉鎖されるほど、圧力弁８が開放される角度範囲が小さくなっている。このため、特に少量の送出量のために、逆流調整法が常に用いられる場合、圧力弁８は非常に狭い総開放角度Ｋ_ｖの間のみ開放される。少量の送出量での圧力弁８の総開放角度Ｋ_ｖを大きくするために、１回または複数回のクランクサイクル中に休止調整法Ｅを用い、後続の逆流調整法Ｆにより十分多量の気体を送出するように往復動圧縮機が稼働され、それにより圧力弁８は、少なくとも１０度にわたる総開放角度Ｋ_ｖにおいて、好ましくは少なくとも２０度乃至３０度にわたる総開放角度Ｋ_ｖにおいて開放されて維持される。このようにして、圧力弁８は十分に長く開放されて、過度に強い衝突または過度に速い開放および遮断速度を防止する。これにより、圧力弁の動作寿命は著しく長くなる。図５は、異なる作動法、すなわち図３で既に示したような自動吸入弁５による全負荷Ｄ、休止調整法Ｅ、および連続可変逆流調整法Ｆにおける負荷推移をＰＶ図に示す。

圧縮機は、図７に示されるように、シリンダ毎に１つ圧縮空間４ｃのみを有するように構成することができ、そのような圧縮空間を以下では上側圧縮空間とも呼ぶ。また、圧縮機は、同じシリンダ内に第２の圧縮空間を有するように構成することもでき、この第２の圧縮空間は、ピストン４ｅによって第１の圧縮空間と隔てられ、ピストン４ｅの移動中、一方の圧縮空間内の流体が圧縮され、他方の圧縮空間では吸入が実施される。第２の圧縮空間を以下では下側圧縮空間とも呼ぶ。特に有利な方法では、図３に示されるように送出量調整が実施され、それにより、往復動圧縮機の圧力弁８は、クランク回転の（上側圧縮空間の）上死点Ｏ_ＴＰまたは（シリンダが２つの圧縮空間を備える場合に下側圧縮空間の）下死点Ｕ_ＴＰに到達する前に、少なくとも２０度乃至３０度にわたる所定の角度範囲Δにおいて開放される。この方法の利点は、開放の時期のみを決定すればよいことにある。これは、閉鎖の時期がある程度分かっているためであり、理想的な弁に関しては、上側圧縮空間、または存在する場合には下側圧縮空間の死点に到達する時期である。

圧力弁８の開放時間は、例えば、圧縮空間内の圧力を測定して、その結果を最終的な圧力と比較することによって決定しても良く、または圧縮機の動作条件が分かっている場合には、ピストン運動の変向点前後における吸入弁の最大開放時間を予め、または同時に計算することによって決定しても良く、圧力弁の開放時間は、最低限の開放時間、即ち最低限の開放角度より小さくならない。

図６は、図６の変位グラフで示される弁プレート５ｂの移動の推移Ｂおよびアンローダ６の移動の推移Ａを実現するための、クランク角度すなわち回転角度に対する制御可能な弁１の特性変数を示す。曲線Ｃにより、アンローダ６の速度の推移も示されている。また、電磁石２ａによって印加される力Ｇが曲線Ｇによって示され、電磁石２ａを調節するために必要な電流Ｈが曲線Ｈによって示されている。図６に示される推移は、特に、図２に示した弁停止部５ｃ上への弁プレート５ｂの「緩慢な接触」を実現するために重要である。

図８は、吸入弁５に作用するグリッパ６を駆動し、かつ作動させるための制御デバイス２のさらなる例示的実施形態を概略的に示す。制御デバイス２は駆動機構２ｎを備え、駆動機構２ｎは、直線状に移動可能に取り付けられた連結ロッド７を介して、図７に概略的に示されるグリッパに連結される。この例示的実施形態による駆動機構２ｎは、直線駆動部２ｗおよび調節可能な減衰機構２ｏを備え、減衰機構２ｏは、グリッパ６または吸入弁５の弁プレート５ｂが例えば図２に示されるように移動するように、直線駆動部２ｗによって生成される運動を、電気的に調節可能な様式で減衰させる。直線駆動部２ｗは、直線状に移動可能な連結ロッド２ｔを有し、ロッド２ｔは連結ロッド７に作動的に連結される。図示した例示的実施形態では、減衰機構２ｏは、直線駆動部２ｗおよびグリッパ６の間に配置されている。しかし、減衰機構２ｏは、例えば別の位置に配置されても良く、例えば、図面に示す制御デバイス２の図において直線駆動部２ｗの上方に配置されても良い。減衰機構２ｏは、直線駆動部２ｗの運動を減衰させることができる多くの異なる形態であっても良い。図８に概略的に示される減衰機構２ｏは、本発明による弁停止部５ｃ上への弁プレート５ｂの「緩慢な接触」を実現するために特に有利である。この減衰機構２ｏは、シリンダ２ｐと、シリンダ２ｐの内部に配置された直線摺動可能なピストン２ｒとを備え、ピストン２ｒがシリンダ２ｐの内部空間を第１の内部空間２ｑと第２の内部空間２ｓとに分割する。２つの内部空間２ｑ、２ｓは、流体導通接続部２ｕを介して互いに接続されており、２つの内部空間２ｑ、２ｓの間において流体は移動可能である。有利な実施形態では、２つの内部空間２ｑ、２ｓは、電気的に調節可能な減衰部またはチョーク２ｖを介して、互いに流体導通接続される。調節および調整デバイス２ｉが、導電体２ｋ、２ｌを介して、直線駆動部２ｗおよび調節可能な減衰部２ｖの両方に信号伝送接続され、それにより直線駆動部２ｗと減衰機構２ｏの減衰特性との両方を調節可能であり、図２に例示的に示されるように弁プレート５ｂの「緩慢な接触」が実現されるような弁プレート５ｂの位置または速度を調節する。また、図８に示される制御デバイス２は、グリッパまたは弁プレート５ｂの行程および速度の少なくとも一方を決定するための機構も備える。この機構は図８には図示されていない。

例えば、第１の内部空間２ｑおよび第２の内部空間２ｓの間における流体導通接続をピストン２ｒに設けることによって、流体導通接続部２ｕおよび電気的に調節可能な減衰部２ｖは、減衰機構２ｏ上、または減衰機構２ｏの内部、特にピストン２ｒに配置されても良い。

特に有利な実施形態では、減衰機構２ｏの流体は、少なくとも一部、電気レオロジーまたは磁気レオロジー液体を含む。そのような液体は、液体の粘性が電気的に調節可能であるという特性を備え、ひいては、このような液体を用いて、電気的に制御可能なチョーク区間を構成することができる。このようなチョーク区間は、粘性を広範囲にわたって変化させることができ、また粘性を電気信号によって非常に迅速に変更することができるという利点がある。それにより、そのような減衰機構２ｏの減衰特性を非常に急速に変更することができ、したがって、移動距離および速度に関して弁プレート５ｂの「緩慢な接触」を実現するように、ピストン２ｒの移動、ならびにそれに伴う連結ロッド７、グリッパ６、および最終的には弁プレート５ｂの移動を減衰させるか、調節および調整可能にすることができる。

電気レオロジーまたは磁気レオロジー液体を含む減衰機構は、例えば国際公開第２００８／１４１７８７号パンフレットまたは欧州特許第１０３４３８３号明細書から周知である。

直線駆動部２ｗは、例えば、油圧または空気圧駆動装置、電磁駆動装置、リニアモータ、またはトランスミッションを伴う電動機の形態を有することもできる。
制御デバイス２は、有利な実施形態において、アンローダ６の行程Ａおよび速度Ｃを調整する適応フィードフォワード制御を実施する。

調整機構２ｉは、有利な実施形態において、アンローダ６の行程Ａおよび速度Ｃの制御変数から、電磁石２ａの制御信号を生成するために、適応フィードフォワード制御機構を備えている。

Claims (23)

1. 自動式吸入弁（５）の閉止体（５ｂ）の移動を、クランク回転のサイクルの少なくとも一部にわたって、制御デバイス（２）により駆動されるアンローダ（６）によって制御して、往復動圧縮機の送出量を制御する方法であって、
   前記方法は、連続可変逆流調整法を備え、該連続可変逆流調整法によると、前記クランク回転のサイクルの第１区間（Ｋ１）の間、前記アンローダ（６）は、前記閉止体（５ｂ）に接触するように配置されて、前記閉止体（５ｂ）が閉鎖されることを防止し、かつ前記クランク回転のサイクルの第２区間（Ｋ２）の間、前記アンローダ（６）は、前記閉止体（５ｂ）から離間する方向に戻るように駆動されて、前記閉止体（５ｂ）は閉鎖され、
   前記方法は、休止調整法をさらに備え、該休止調整法によると、前記アンローダ（６）は、前記クランク回転のサイクルの全体の間、前記閉止体（５ｂ）が閉鎖されることを防止し、
   前記送出量は、連続可変逆流調整法および休止調整法の少なくとも組み合わせによって調整され、
   前記連続可変逆流調整法を用いる間、前記閉止体（５ｂ）は、前記制御デバイス（２）および前記アンローダ（６）によって制御されて、前記往復動圧縮機の圧力弁（８）の閉止体（８ｂ）が、少なくともクランク回転の所定の最低限の総開放角度（Ｋ_ｖ）にわたって開放される方法。
2. 少量の送出量のために、前記吸入弁（５）は、特定のサイクルの間、前記圧力弁（８）の閉止体（８ｂ）が最低限以上の開放角度を有するように、休止調整法によって開放されて維持されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記所定の総開放角度（Ｋ_ｖ）は、少なくとも１０度であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記吸入弁（５）は、前記往復動圧縮機の圧力弁（８）の閉止体（８ｂ）が、上死点（Ｏ_ＴＰ）および下死点（Ｕ_ＴＰ）の前に、少なくともクランク回転の所定の角度範囲（Δ）にわたって開放されるように、前記制御デバイス（２）および前記アンローダ（６）によって制御されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記所定の角度範囲（Δ）は、少なくとも１０度であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記往復動圧縮機の圧縮空間内の圧力（Ｐ）の推移は、測定されること及び計算されることの少なくとも一方を実施され、前記圧力（Ｐ）の推移が、少なくともクランク回転の前記所定の総開放角度（Ｋ_ｖ）にわたって、前記圧力弁（８）の開放圧力より高い圧力（Ｐ）を有するように、前記制御デバイス（２）は、クランク回転の少なくとも１つのサイクルにわたり、前記圧力（Ｐ）の推移に応じて、連続可変逆流調整法または休止調整法によって、前記アンローダ（６）を調節して、前記圧力弁（８）は、前記所定の総開放角度（Ｋ_ｖ）にわたって、自動的に開放されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. クランク回転の複数のサイクルの間、前記送出量は、連続可変逆流調整法のみによって、または休止調整法のみによって調整されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 多量の送出量のために、前記吸入弁（５）は、複数の連続するサイクルの間、自動的に駆動されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 種々の送出量が調整され、多量の送出量のために、前記吸入弁（５）は、特定のサイクルの間、自動的に駆動され、かつ特定のサイクルの間、連続可変逆流調整法により駆動され、中量の送出量のために、前記吸入弁（５）は、全てのサイクルの間、連続可変逆流調整法により駆動され、少量の送出量のために、前記吸入弁（５）は、特定のサイクルの間、休止調整法によって、連続的に開放されて維持され、かつ特定のサイクルの間、連続可変逆流調整法によって駆動されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 所定回数のサイクルが終了するたびに、休止調整法によって調整が実施されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記制御デバイス（２）は、前記アンローダ（６）を駆動する電磁石（２ａ）を備え、前記連続可変逆流調整法において、前記電磁石（２ａ）は、前記クランク回転の第１区間（Ｋ１）の間、前記アンローダ（６）を前記閉止体（５ｂ）に接触させて配置して、前記閉止体（５ｂ）が閉鎖されることを防止するように、制御され、かつ前記アンローダ（６）は、移動する閉止体（５ｂ）が、前記吸入弁（５）上に配置される前に減速するように、前記クランク回転の第２区間（Ｋ２）において閉鎖される間、前記閉止体（５ｂ）の移動を制御することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記制御デバイス（２）は、前記アンローダ（６）を駆動する駆動機構（２ｎ）を備え、該駆動機構（２ｎ）は、前記アンローダ（６）の移動を減衰させる調節可能な減衰機構（２ｏ）を備え、前記連続可変逆流調整法において、前記駆動機構（２ｎ）は、前記クランク回転の第１区間（Ｋ１）の間、前記アンローダ（６）を前記閉止体（５ｂ）に接触させて配置して、前記閉止体（５ｂ）が閉鎖されることを防止するように調節され、かつ前記アンローダ（６）は、移動する閉止体（５ｂ）が、前記吸入弁（５）上に配置される前に減速されるように、前記クランク回転の第２区間（Ｋ２）において閉鎖される間、前記閉止体（５ｂ）の移動を制御することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記吸入弁（５）上に配置されている間、前記閉止体（５ｂ）は、０．１ｍ／ｓ未満の速度を有することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記閉止体（５ｂ）が配置された後において、前記クランク回転の第３区間（Ｋ３）の間、前記制御デバイス（２）は、前記アンローダ（６）を再度加速し、次に停止させて、前記アンローダ（６）を前記閉止体（５ｂ）から離間させ、かつ前記アンローダ（６）を端部位置まで移動させる請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記制御デバイス（２）は、前記アンローダ（６）の行程（Ａ）および速度（Ｃ）を調整する適応フィードフォワード制御を実施することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 送出量を調整する往復動圧縮機であって、前記往復動圧縮機は、前記往復動圧縮機の少なくとも１つの自動式吸入弁（５）上に配置されたアンローダ（６）と、前記アンローダ（６）を駆動するための制御デバイス（２）と、前記吸入弁（５）の閉止体（５ｂ）とを備え、前記アンローダ（６）は、前記吸入弁（５）が前記往復動圧縮機の作動行程の制御可能な一部にわたって開放されるように、前記閉止体（５ｂ）に作用する往復動圧縮機において、
    前記制御デバイスは、連結手段（７）を介して前記アンローダ（６）に作用する駆動機構（２ｎ）を備え、
    前記制御デバイス（２）は連続可変逆流調整法を実施可能に構成され、連続可変逆流調整法において、前記アンローダ（６）は、クランク回転のサイクルの第１区間（Ｋ１）の間、前記閉止体（５ｂ）に接触するように配置されて、前記閉止体（５ｂ）が閉鎖されることを防止し、かつ前記アンローダ（６）は、前記クランク回転のサイクルの第２区間（Ｋ２）の間、前記閉止体（５ｂ）から離間する方向に戻るように駆動されて、前記閉止体（５ｂ）は閉鎖され、
    前記制御デバイス（２）は、さらに、休止調整法を実施可能に構成され、休止調整法において、前記アンローダ（６）は、クランク回転の全サイクルの間、前記閉止体（５ｂ）が閉鎖されることを防止し、
    前記制御デバイス（２）は、前記アンローダ（６）が前記連続可変逆流調整法および前記休止調整法の２つの異なる方法によって作動させられるように構成され、前記連続可変逆流調整法を用いる間、前記閉止体（５ｂ）は、前記制御デバイス（２）および前記アンローダ（６）によって制御されて、前記往復動圧縮機の圧力弁（８）の閉止体（８ｂ）が、少なくともクランク回転の所定の最低限の総開放角度（Ｋ_ｖ）にわたって開放されることを特徴とする往復動圧縮機。
17. 前記駆動機構（２ｎ）は、電磁石（２ａ）の形態を有することを特徴とする請求項１６に記載の往復動圧縮機。
18. 前記駆動機構（２ｎ）は、駆動部（２ｗ）および調節可能な減衰機構（２ｏ）を備え、前記減衰機構（２ｏ）は、前記駆動部（２ｗ）の移動を減衰させるように構成されて、配置されることを特徴とする請求項１６に記載の往復動圧縮機。
19. 前記制御デバイス（２）は、前記往復動圧縮機の圧縮空間内の圧力（Ｐ）の推移を測定すること及び計算することの少なくとも一方を実施するための機構を備え、前記制御デバイス（２）は、自走方式、または逆流調整法、または休止調整法によって、前記アンローダ（６）を介して、前記閉止体（５ｂ）を駆動して、圧力弁（８）を、総開放角度（Ｋ_ｖ）にわたって、自動的に開放することを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の往復動圧縮機。
20. 前記制御デバイス（２）は前記駆動機構（２ｎ）の変位を検出するセンサ（２ｈ）を備え、前記制御デバイス（２）は、前記閉止体（５ｂ）が前記吸入弁（５）上に配置される前に減速するように、前記駆動機構（２ｎ）、および前記アンローダ（６）を調節して、減速した速度で前記閉止体（５ｂ）を前記吸入弁（５）上に配置することを特徴とする請求項１６又は１９に記載の往復動圧縮機。
21. 調整機構（２ｉ）は、前記アンローダ（６）の行程（Ａ）および速度（Ｃ）の制御変数から前記電磁石（２ａ）の制御信号を生成するために、適応フィードフォワード制御機構を備えることを特徴とする請求項１７に記載の往復動圧縮機。
22. 前記電磁石（２ａ）は、移動可能な磁石固定具（２ｂ）と、固定して配置された磁心（２ｃ）と、磁気コイル（２ｄ）とを備えたソレノイドであって、前記連結手段（７）は、前記磁石固定具（２ｂ）に固定して連結され、前記磁石固定具（２ｂ）は、前記連結手段（７）の延在方向に沿って移動可能に取り付けられることを特徴とする請求項１７又は２１に記載の往復動圧縮機。
23. 前記減衰機構（２ｏ）は電気的に調節可能であり、該減衰機構（２ｏ）は、電気レオロジー液体または磁気レオロジー液体を備えることを特徴とする請求項１８に記載の往復動圧縮機。