JPH0868471A - 弁の閉鎖部材の周期的なストローク運動に影響を及ぼす装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に簡単な手段で弁閉鎖部材の周期的なスト
ローク運動を制御して、制御シリンダを負荷する圧力媒
体が高い所要圧力の場合にも高い動的制御動作の場合に
も、長い運転期間にわたって運転トラブルを惹起するこ
とのない信頼性のある装置を提供する。 【解決手段】 制御部材５，１６が、圧力媒体の供給導
管３及び／又は排出導管２４内に組込まれていて圧力媒
体もしくは該圧力媒体の増圧及び／又は減圧を、ひいて
は閉鎖部材１２のストローク運動を、少なくとも段階的
に可変に加速又は減速する少なくとも１つの制御エレメ
ント１６を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ストローク方向で
閉鎖部材に作用する少なくとも１つの制御シリンダが設
けられており、該制御シリンダが制御部材を介して周期
的に給圧・放圧される形式の、弁の閉鎖部材、特にピス
トン圧縮機の弁の弁板、の周期的なストローク運動に影
響を及ぼす装置と方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】主として内燃機関などのような往復動機
械並びにポンプや圧縮機などのような往復動機械におい
て動作過程を制御するために必要な弁、しかも動作サイ
クルに相応して周期的に開閉する弁の場合、種々の態様
の作動装置が公知である。該作動装置は、両ストローク
方向での機械的な強制作動機構（例えば内燃機関の場合
には確動式弁制御機構）から、ばね負荷されていてカム
などによって作動される中間エレメントを介して、片側
でのみ閉鎖方向にばね負荷された圧縮機弁にまで達して
おり、該圧縮機弁は、通流するガスの圧力によって開弁
される。要するに、最後に挙げた特にピストン圧縮機の
場合に慣用されている自動式の弁は、リング弁体又は板
弁体の自由な運動によって動作し、該弁体の自由運動は
専ら、作用する流動力もしくは流体圧とばね力の交替動
作によって規定されている。このような弁を設計する場
合常に、最小流動損失と耐用寿命の最大期待値との相互
間の妥協策が必要になり、このためには又、幾多の経験
と、相応に洗練された計算方式が必要になる。さもなけ
れば、弁の予期せぬ運転トラブルもしくは不都合な弁動
作挙動が生じる虞れがあるからである。

【０００３】従ってピストン圧縮機の製作史を見れば判
るように、例えば、前記の互いに矛盾し合った両設計要
件から基本的には解き放たれることのできる、エンジン
製造分野で定評のある強制制御弁を採用するための実験
が再三再四にわたって積み重ねられてきた。

【０００４】このような強制制御弁は、しかしながら圧
縮機制御のための制御時点を可変にする必要があること
に基づいて、比較的複雑な制御ロジックを必要とし、か
つ使用される機械構造又は油圧構造が不十分になると共
に、カム軸、傾動レバー、制御ロッドなどのような機械
的な調整部材に高い経費をかける必要が生じ、そのため
に従来、このような構造の更なる普及が阻まれる結果に
なっている。

【０００５】例えばピストン圧縮機の吸込み弁の電磁作
動式制御機構は多年来公知になっており、この場合、吸
込み弁のシール部材に係合する離間グリッパは、弁蓋に
装着された電磁石を介して動かされ、該電磁石の周期的
な励磁は、圧縮機のクランク軸と同期的に回転するコレ
クタによって行なわれる。吸込み弁のシール部材に作用
する逆流力が部分的に極めて大きいために、それ相応に
給電量の大きな電磁石が必要であり、これは当然のこと
ながら大抵は欠点となりかつ所望されないことでもあ
る。更に圧縮行程の一部分にわたって吸込み弁を開弁状
態に維持するために使用される空圧式制御装置も可成り
以前からすでに公知であり、この場合弁を開弁状態に維
持するための制御は、圧縮すべきガス自体によって行な
われる。この制御は回転滑り弁によって行なわれ、該回
転滑り弁を介して、グリッパ用小ピストンを作動する複
数の個々のシリンダが周期的に制御される。この場合も
装置の複雑性が、空圧式制御装置の更なる普及を妨げて
いる。

【０００６】定回転数で運転するピストン圧縮機の供給
量調節に関連して、圧縮行程の所定範囲にわたって各シ
リンダ当り少なくとも１つの吸込み弁を開弁状態に保つ
ことによって所謂逆流制御を行なうことが、少なくとも
当該技術分野の一部では賞用されており、その場合、開
弁状態に維持される吸込み弁を介して戻されるガスの圧
力又は流動力が、ピストンストロークの或る所定の行程
部分を克服した後に始めて各吸込み弁の閉鎖部材を閉鎖
できるようになっている。それというのは他方の側から
該閉鎖部材が、所期の吐出量減少に相応して生じた反力
によって負荷されるからである。圧縮行程において前記
反力が大きくなるに応じて各吸込み弁の閉弁は遅くな
り、これによって供給量は低下する。過度に大きな反力
が生じると、吸込み弁は或る時点で突発的にもはや閉鎖
しなくなるので、この種の圧縮機制御方式の場合には、
圧縮機の中間空転並びに、該空転に伴う総ての問題を避
けるために、調整範囲の下限を規制する必要がある。

【０００７】直ぐ上で述べたことに関連して吸込み弁を
開弁状態に保つための負荷装置が簡単に油圧又は空圧に
よつて予荷重をかけられ、この場合、相応の予荷重圧を
変化することによって圧縮機の吐出量に影響を及ぼし得
るようにした構成も公知である。

【０００８】更にまた例えば米国特許第３１０４８０１
号明細書、米国特許第１７９８４３５号明細書又は米国
特許第２６５７８５０号明細書に基づいて冒頭に述べた
形式の装置が公知になっており、その場合は、中央に配
置された回転滑り弁を介して、又は公知のディーゼル噴
射ポンプに構造の類似した装置ユニットを介して、閉鎖
部材に作用する制御シリンダに圧力媒体が周期的に供給
され、該圧力媒体は、弁の閉鎖部材に対して所望のよう
に影響を及ぼし終わると、閉止制御される。これと共に
又、圧力媒体の供給を放圧用の逆止弁によって閉止し、
これによって放圧経過を、比較的大きな流動抵抗を有す
る流出部を介して絞るか緩衝するようにした形式の装置
も公知になっている。

【０００９】直ぐ上で挙げた公知の装置並びに冒頭で述
べた公知の装置における欠点は、閉鎖部材のストローク
運動に周期的に影響を及ぼすために高い圧力が必要であ
ることに起因して大抵は回転数が比較的大であり、これ
に伴って閉鎖部材のストローク運動周期が短くなるとい
う問題点が生じることである。容易に判るように、例え
ば圧縮機回転数又はコンプレッサ回転数が高いと、前記
のように制御しようとする弁の閉鎖部材の周期的なスト
ローク運動のためには極く短い時間の使用しか許され
ず、そのために所望の開口横断面が大きく、これに伴っ
て閉鎖部材のストロークが大きい場合には、ストローク
速度が大きくなり、ひいては例えばストローク運動の終
期に閉鎖部材に損傷や折損を惹起する危険が生じること
になる。制御シリンダを介して閉鎖部材に作用する圧力
媒体内の高周波数の圧力波は、導管内の圧力波現象を介
して付加的な問題を生ぜしめ、これは全体として公知の
テクノロジーの採用を妨げる結果になっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の装置並びに方法を改良して、公知の装置
と方法の前記欠点を避けると共に、特に簡単な手段で閉
鎖部材の周期的なストローク運動を制御して、制御シリ
ンダを負荷する圧力媒体が高い所要圧力の場合にも高い
動的制御動作の場合にも、長い運転期間にわたって運転
トラブルを惹起することのない信頼性のある装置を提供
することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の装置上の構成手段は、制御部材が、圧力媒体
の供給導管及び／又は排出導管内に組込まれていて圧力
媒体もしくは該圧力媒体の増圧及び／又は減圧を、ひい
ては閉鎖部材のストローク運動を、少なくとも段階的に
可変に加速又は減速する少なくとも１つの制御エレメン
トを有している点にある。また同一の課題を解決するた
めの本発明の方法上の構成手段は、閉鎖部材又は、該閉
鎖部材に作用する制御シリンダを周期的に給圧・放圧す
るようにした形式の、弁の閉鎖部材、特にピストン圧縮
機の弁の弁板、の周期的なストローク運動に影響を及ぼ
す方法において、閉鎖部材の給圧及び／又は放圧を、該
閉鎖部材のストロークにわたって少なくとも数段階で行
なう点にある。

【００１２】最も単純な例では例えば、ピストンコンプ
レッサの吸込み弁が制御シリンダを介して圧縮行程の或
る所定部分にわたって開放状態に保たれる場合、前記制
御エレメントは放圧を例えば次のように制御することが
できる。すなわち吸込み弁の弁板の、流動力から解放さ
れた閉鎖運動の開始時には放圧が大して絞られずに行な
われ、従ってそれに相応して弁板運動が極めて迅速に行
われるのに対して、弁板が弁座に当接する前に切換えに
よって、弁座に対して弁板を制動しつつ、かつ少なくと
も或る限度範囲内でソフトに当接させるように前記放圧
が絞られるのである。勿論また例えば、解放される弁板
がキャッチャに対して無制動状態で当接するのを防止し
ようとする場合には、弁板の開放方向でも同様に弁の閉
鎖部材の運動を制御するのが有利である。

【００１３】要するに本発明の前記構成手段を用いるこ
とによって、制御シリンダに対して作用する圧力媒体に
おける圧力増成又は圧力減成に対して可成り自在に制御
を行なうことが可能になり、これによって所属弁の閉鎖
部材の運動特性に影響を及ぼす広範囲な制御可能性が得
られる。

【００１４】本発明の装置の有利な構成では制御部材
は、複数の切換え位置を有する電磁弁又は圧電弁のよう
な少なくとも１つの可変制御可能な切換えエレメントを
備え、該切換えエレメントが同時に制御エレメントも形
成している。また本発明の別の構成では制御部材は、複
数の切換え位置を有する電磁弁又は圧電弁のような少な
くとも１つの別体の切換えエレメントと、該切換えエレ
メントからは独立した制御エレメントとを備えているこ
ともできる。前者の構成の場合には、例えば閉鎖部材に
作用する制御シリンダへの通流横断面に対して直接影響
を及ぼす制御可能な切換えエレメント自体が同時に又、
圧力増成又は圧力減成を可変的に加速又は減速するため
の制御エレメントを形成しており、これによって本発明
の装置では比較的単純にして低廉な、信頼性の高い構造
が得られる。後者の構成の場合には、異なった圧力媒体
経路だけが制御されるので、切換えエレメントを別体に
構成・配置することは、むしろ問題ではなくなる。その
場合、切換えエレメントから構造的に独立した制御エレ
メントを介して始めて、圧力増成又は圧力減成に対する
所望の作用が、切換えエレメントを介して行われる圧力
媒体供給に相応して行われる。この構成態様は、装置上
の設計と方法上の経時的経過の点から見て、一層格安と
なり、かつ現在のテクノロジーを用いて簡単に実施する
ことができる。

【００１５】本発明の特に有利な構成では、制御エレメ
ントは、圧力媒体によって運動可能な少なくとも１つの
押し退けピストンを有し、該押し退けピストンは、少な
くとも２つの絞り度の異なった２つの経路間で圧力媒体
流を切換えるための切換え部材を作動する。これによっ
て制御エレメントの機械的な構成が著しく単純になり、
該制御エレメントによって、例えば先ず開放状態に保た
れる吸込み弁の弁板の前記制動を、弁座への当接前に最
適に実施することが可能になる。

【００１６】本発明の殊に有利な構成では、制御部材と
前置の圧力媒体源との間に逆止弁が設けられており、こ
れによって得られる利点は、入口ポンプ圧を、閉鎖部材
を介して作用する最大反力に等しくする必要がなくな
り、従って設定ポンプ出力及びエネルギ消費量を低下さ
せることが可能になる。

【００１７】少なくとも１つの吸込み弁の開放によるピ
ストン圧縮機の逆流を、圧縮行程の少なくとも部分範囲
にわたって吸込み弁の閉鎖部材の圧力負荷によって前記
のように制御することに関連して、本発明の方法の有利
な実施態様では、周期的に開放状態に保たれている圧縮
行程の部分範囲の終期に、先ず差当っては少なくとも大
して絞らずに放圧し、次いで強く絞って放圧するように
するのが有利である。これによって、この形式の圧縮機
制御の場合にも、先ず差当っては開放状態に保たれてい
る閉鎖部材が、解放時点においてすでに大きな逆流力の
作用を受けて極度に高い速度で未制動のまま弁座に当接
することはなくなり、ひいては弁座及び弁板の損傷もし
くはばね折損が惹起されることもなくなる。

【００１８】本発明の方法の別の構成では、閉鎖部材又
は、該閉鎖部材に作用する制御シリンダの少なくとも段
階的に可変の圧力負荷を両ストローク方向で行なうのが
有利である。これによって事実上、各弁の閉鎖部材の強
制制御方式が得られ、該強制制御方式は、冒頭で述べた
機械的な強制制御方式に対比して、著しくフレキシブル
であり、従って例えばピストン圧縮機のために一層好適
である。このように閉鎖部材に両ストローク方向で影響
を及ぼす場合でも、圧力増成及び／又は圧力減成を、ひ
いては閉鎖部材の周期的なストローク運動を、極めて意
のままに制御できるという本発明の方法の利点が確保さ
れているのは勿論のことである。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に図面に基づいて本発明の実施
例を詳説する。

【００２０】但し、図１乃至図４では、複数の切換え位
置を有する電磁弁又は圧電弁と、該弁とは無関係な制御
エレメントを介して圧力媒体増減制御部に異なった通流
横断面を生ぜしめ、ひいては圧力増成・圧力減成の加速
・減速度を可変にする、本発明の構成が概略的に図示さ
れている。

【００２１】図１乃至図４に示した実施形態では、例え
ば詳細な図示は省いたがピストン圧縮機の弁のシール部
材１２の運動は、適当な装置１１（例えば図１及び図２
に示した所謂「離間グリッパ」）によって制御シリンダ
８の制御ピストン１０に伝達される。力を一方向にだけ
にか、それとも可能な両運動方向に伝達しようとするか
に応じて制御シリンダは、図１及び図２では１つの作業
室９を有する単動式シリンダとして、また図３及び図４
では２つの作業室９ａ，９ｂを有する複動式シリンダと
して構成される。

【００２２】先ず差当っては、上部の作業室９にだけ圧
力媒体が給圧される単動式シリンダの場合（図１及び図
２）の機能だけを次に説明する。このような構成は例え
ば、ピストン圧縮機の吸込み弁の閉弁及び吐出弁の開弁
を制御するのに適している。

【００２３】例えばポンプ、モータ、タンク及び調整可
能な圧力制限弁を装備した油圧ユニット１は供給導管３
を介して、例えば電磁式の３ポート２位置切換え弁５に
圧力媒体を供給する。電磁石６が無通電状態にある限
り、ばね７は前記３ポート２位置切換え弁５を図示の切
換え位置へ押圧する。従って圧力媒体は制御シリンダ８
の作業室９内へ流入して制御ピストン１０に作用する。
該制御ピストン１０は伝力装置１１を、圧縮機弁の閉鎖
部材を形成するシール部材１２に圧着する。

【００２４】これによって、図１に示した吸込み弁の場
合には弁は開き、或いはシール部材１２がすでにキャッ
チャ１４に接触している場合には弁は開弁位置に固定さ
れる。弁に所属した圧縮機シリンダの吸込みストローク
の終期に、つまり下死点に達すると、圧縮機の作業媒体
によってシール部材１２に対して及ぼされる流動力はそ
の作用方向を反転し、今度は前記シール部材１２を閉鎖
しようとする。この閉鎖力は、一般に慣用の閉弁ばね１
５の作用によって増強される。制御シリンダ８の作業室
９内の圧力は増成し、次いで大抵は、油圧ユニット１か
ら供給される圧力を上回ることになる。それというの
は、３ポート２位置切換え弁５の上流側で供給導管３内
に挿嵌された逆止弁４が圧力媒体の逆流を阻止するの
で、制御ピストン１０の位置は固定された状態にあるか
らである。

【００２５】３ポート２位置切換え弁５の電磁石６が付
勢されると始めて、該３ポート２位置切換え弁５は切換
え制御されて、圧力媒体の逆流を解放する。逆流する圧
力媒体は補助シリンダ１６へ流入し、該補助シリンダは
ピストン１７と２つの作業室１８，１９を有している。
補助シリンダ１６の作業室１８は図示の例では、絞り２
１を通る二次流に関する損失を除けばピストン１７の往
復運動が、制御ピストン１０の最初の運動部分のあいだ
に該制御ピストンによって押出される圧力媒体部分を吸
収するように選ばれている。ピストン１７によって作業
室１９から押出された圧力媒体は絞り２２を介して流出
する。この場合の絞り２２は装置全体の流動抵抗を象徴
するものであり、かつ可能な限り低損失になるように設
計されている。

【００２６】補助シリンダ１６のピストン１７が終端位
置に達すると直ちに、制御ピストン１０によって制御シ
リンダ８から押出された圧力媒体は、もはや絞り２１を
経てしか流出できず、該絞り２１は絞り２２よりも著し
く高い抵抗を有しているので、この時点以降は制御ピス
トン１０の運動に対して、倍増された力が対抗して作用
し、これに伴ってシール部材１２の運動の著しい減速が
生じる。従ってその結果としてシール部材１２は、著し
く低下した速度でしか弁座１３に当接しない。

【００２７】装置ユニットの構成に応じて伝力装置１１
は、シール部材１２と固定結合されているか、或いは、
場合によっては図１及び図２に示したように単にシール
部材１２と接触しているにすぎない。後者の場合には伝
力装置１１は、シール部材１２が弁座１３の終端位置に
到達すると直ちに、該シール部材１２から離間する。伝
力装置１１の残余運動は、圧力媒体の流出流が強く絞ら
れることに基づいて著しく緩衝されるので、次いで伝力
装置１１は極く短い距離を経て停止させられる。これに
よって、制御ピストン１０が、該制御ピストンに配設さ
れたストローク制限部に実際に到達することが確実に避
けられるので、これによって制御ピストン１０もしくは
所属の制御シリンダ８の損傷が避けられる。安全性の理
由から、かかるストローク制限部の構造は例えば、油圧
式終端位置緩衝を保証するように構成されている。しか
しながら装置ユニットの実際の稼働時には、制御ピスト
ン１０はこの終端位置に事実上到達することはないの
で、油圧式終端位置緩衝の周知の欠点、つまり対向運動
開始時に制御ピストンが終端位置から離れにくいという
欠点を回避することが可能である。

【００２８】制御シリンダ８の作業室９からの圧力媒体
の流出が終了すると直ちに、補助シリンダ１６のピスト
ン１７は、ばね２０の作用を受けてキャッチャの初期位
置へ戻り運動し始める。その場合、該ばね２０は、作業
室１９から絞り２１を介して作業室１８へ溢流する結果
としての押圧力を克服せねばならない一方、ピストン１
７自体の慣性をも克服せねばならない。ピストン１７の
初期位置への復帰をもって、装置ユニットの１回の作業
サイクルは終了する。

【００２９】３ポート２位置切換え弁５の不作用位置は
安全性の要求に即して選択されねばならない。その場合
３ポート２位置切換え弁５は無通電状態では、制御シリ
ンダ８と油圧ユニット１との間の連通路を解放するの
で、制御ピストン１０は下方位置に固定され、かつ圧縮
機はアイドリング運転を行なうのが有利である。

【００３０】ここで念のために述べておくが、蓄圧器
２；２３は圧力媒体の往路と復路における脈動減衰器と
して設けられており、該脈動減衰器は、液体衝撃、これ
に伴って生じる、制御ピストン１０の運動に対する不都
合な反作用、ひいては伝力装置１１及びシール部材１２
に対する不都合な反作用を回避するために役立つ。

【００３１】図２に示したピストン圧縮機の吐出弁を制
御するために構成された実施例の場合には、キャッチャ
１４によるシール部材１２の運動は、伝力装置１１によ
って制御ピストン１０に伝達される。３ポート２位置切
換え弁５はその不作用位置では、制御シリンダ８の作業
室９と補助シリンダ１６の作業室１８との連通路を解放
する。シール部材１２に作用するガス力が弁の閉弁ばね
１５のばね作用を克服すると直ちに圧力媒体は流出し始
める。図１に示した吸込み弁について説明した前記機能
の場合とほぼ同様に、シール部材１２の運動は先ず差当
っては僅かに制御されるにすぎない。弱く絞られて行な
う圧力媒体の流出は、キャッチャ１４に当接する寸前に
中断される。今度は圧力媒体は絞り２１を克服せねばな
らず、これによってシール部材１２の運動の強度の減速
が得られる。吸込み弁の場合の説明に類似して、この場
合も伝力装置１１は強く制動されて惰力運転を行なう。

【００３２】シール部材１２の閉鎖運動を開始させるた
めには、圧縮機ピストンが上死点に達する前の適正に選
ばれた時点に３ポート２位置切換え弁５は、電磁石６の
付勢によって切換えられる。これに伴って圧力媒体が流
入し、かつシール部材１２を弁座１３に圧着することが
できる。その場合に重要な点は、圧縮機ピストンが上死
点に達する際に、伝力装置１１の送り運動が大部分すで
に行なわれているが、なお完全には終わっていないこと
である。これによって圧縮機の作動媒体の後圧縮と、こ
れに基因した付加的損失とを避けることが可能である。
他面において、これによってシール部材１２の閉鎖遅れ
の可能性、それに伴う高い当接速度の危険も制限され
る。圧縮ガスの流動方向の反転時に、これによってシー
ル部材１２は、もはや極く僅かな残余ストロークしか行
なえないので、万一の閉鎖遅れによって結果する閉鎖速
度は摩耗増大に関しては取るに足らないものとなる。

【００３３】図２に示した実施例のその他の特徴と機能
の詳細に関しては、重複説明を避けるために、図１につ
いての前記説明を参照されたい。

【００３４】図３及び図４には複動式制御シリンダを装
備した２つの実施例が図示されており、この場合制御ピ
ストン１０は２つの能動的な作業室９ａ，９ｂと協働す
る。両実施例では共に、シール部材１２と伝力装置１１
と制御ピストン１０とは互いに剛性結合されており、か
つ制御ピストン１０の両方向運動は制御シリンダ８内で
可変の緩衝作用を受ける。各調整運動は、３ポート２位
置切換え弁５ａと５ｂの同期的な切換えによって、或い
は図４の５ポート２位置切換え弁５ｃの切換えによって
開始される。その場合、シール部材１２に作用するガス
力には、圧力媒体によって負荷される制御シリンダの各
作業室の調整力が付加される。これによってシール部材
１２自体の運動はガス力の時間的な経過には無関係に調
整され、従って例えば圧縮機弁の完全な強制制御が実現
される。

【００３５】図３及び図４に示した実施例のその他の特
徴及び機能の詳細に関しては説明の重複を避けるため
に、図１及び図２についての相応の説明を参照された
い。なお、吸込み弁用のシール部材１２又は吐出弁用の
シール部材１２の異なった構成及び配置形式は夫々符号
ａ又はｂで示唆されている。

【００３６】図５の（ａ）には、吸込み弁の種々の動作
点についての持続時間Ｔを関数とする、１回の圧縮行程
中の伝力装置１１又はシール部材１２の速度ｖの経過図
が示されている。図中、曲線１．１と曲線１．２は全負
荷について、また曲線２．１，２．２及び曲線３．１，
３．２は部分負荷について当て嵌まる。これらの曲線
は、（すべての負荷例について検出された）シール部材
１２が弁座に当接する最大衝突速度に関するものであ
る。図５の（ｂ）は、時間ｔを関数とする圧縮機作業室
内の圧力ｐの相当経過図である。図５において符号１．
１，２．１，３．１で示されている実線曲線は、可変の
運動緩衝機構を吸込み弁に装備した圧縮機段の挙動を表
わしている。符号１．２，２．２，３．２で示した破線
曲線は、従来技術によるコンスタントな運動緩衝機構を
備えた吸込み弁の挙動を表わし、この場合の運動緩衝機
構は、可変緩衝と定緩衝について弁座に対するシール部
材１２の最大衝突速度がほぼ等しくなるように設計され
ている。

【００３７】曲線１．１と曲線１．２は、各圧縮機シリ
ンダの下死点におけるシール部材１２の閉鎖運動が制御
部材の切換えによって開始される場合について当て嵌ま
る。ピストン速度の増速と圧縮開始に伴って圧縮機の作
業媒体は、増大する閉鎖力をシール部材１２に対して及
ぼし、その場合、該閉鎖力には、閉弁ばね１５（図１及
び図２参照）のばね力が重畳されている。可変緩衝作用
の場合には圧力媒体は先ず差当っては殆ど緩衝されずに
流出することができるので、閉鎖力はシール部材と伝力
装置とを加速するために申し分なく使用される。定緩衝
の場合には、絞りは数分の一だけ小さく選ばれねばなら
ないので、閉鎖力の大部分が先ず絞り抵抗を克服するた
めに必要とされる。従って本発明による可変緩衝の場合
には、シール部材は、従来技術による定緩衝の場合より
も迅速に弁座に接近する。

【００３８】可変緩衝の場合弁座からストローク距離の
約２０％分の距離の部位において、圧力媒体の絞り作用
が複数倍分だけ高められるので、シール部材の運動に対
して著しく高い抵抗が作用し、それに相応して該運動は
減速される。次いでシール部材は、著しく減速された速
度で弁座に向かって移動し、伝力装置はシール部材から
離間し、次いで前記のように急速に失速する。要するに
両者の場合にシール部材の衝突速度が等しいと仮定すれ
ば、定緩衝の場合の閉鎖動作時間は可変緩衝の場合より
も著しく長くなる。閉鎖動作時間中、圧縮すべきガスは
逆流し、これによって不都合な供給量損失が生じる一
方、付加的な仕事損失が生じ、このことは例えば図５の
（ｂ）の実線曲線１．１と破線曲線１．２とを比較すれ
ば明らかである。

【００３９】後の時点で制御部材が作動されると（曲線
２．１，２．２，３．１，３．２）、吐出量、ひいては
圧縮機によって受け取られる駆動出力は低下される。

【００４０】図示の前記実施例では総て、制御シリンダ
の作業室の放圧の場合の可変絞りだけを説明したにすぎ
ない。勿論この点を無視すれば、例えば制御シリンダの
相応の制御ストロークの初期における調整速度を終期の
調整速度よりも高くするために、前記制御シリンダの各
作業室内の増圧度を可変に構成することも可能である。
また異なった適用例の場合、前記実施態様とは異なっ
て、例えば制御シリンダの各ストロークの初期には調整
速度を低くし、次いで終期頃には高くするのが有利であ
る。或いは又、制御シリンダの全ストロークにわたって
可変にかつ段階的に増速したり減速したりするような混
合形式を採用することも可能であり、本発明によれば斯
る混合形式も簡単に実現することが可能である。

【００４１】更に又、例えば適当な圧力センサと組合せ
て、迅速に切換わる制御機構又は制御エレメントを用い
て、圧力媒体内の圧力波を消勢したり、或いは該圧力波
を適当に制御乃至は増強して、制御される閉鎖部材の運
動特性に多角的に影響を及ぼし得るような解決手段も実
現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ピストン圧縮機の吸込み弁の閉弁及び吐出弁の
開弁を制御するために構成された単動式制御シリンダを
装備した実施例の概略構成図である。

【図２】ピストン圧縮機の吐出弁を制御するために構成
された単動式制御シリンダを装備した実施例の概略構成
図である。

【図３】複動式制御シリンダを備えた実施例の概略構成
図である。

【図４】複動式制御シリンダを備えた別の実施例の概略
構成図である。

【図５】本発明と従来技術とによる吸込み弁制御装置の
種々の動作時点を関数とする速度ｖの比較経過図（ａ）
と圧力ｐの比較経過図（ｂ）である。

【符号の説明】

１ 油圧ユニット、 ２ 蓄圧器、 ３ 供給導
管、 ４ 逆止弁、５；５ａ，５ｂ ３ポート２位
置切換え弁、 ５ｃ ５ポート２位置切換え弁、 ６
電磁石、 ７ ばね、 ８ 制御シリンダ、
９；９ａ，９ｂ 作業室、 １０ 制御ピストン、
１１ 離間グリッパから成る伝力装置、 １２
弁閉鎖部材としてのシール部材、 １３ 弁座、 １
４キャッチャ、 １５ 閉弁ばね、 １６ 補助シ
リンダ、 １７ ピストン、 １８，１９ 作業
室、 ２０ ばね、 ２１，２２ 絞り、 ２３蓄
圧器、 ２４ 排出導管

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ストローク方向で閉鎖部材に作用する少
   なくとも１つの制御シリンダが設けられており、該制御
   シリンダが制御部材を介して周期的に給圧・放圧される
   形式の、弁の閉鎖部材、特にピストン圧縮機の弁の弁
   板、の周期的なストローク運動に影響を及ぼす装置にお
   いて、制御部材（５，１６）が、圧力媒体の供給導管
   （３）及び／又は排出導管（２４）内に組込まれていて
   圧力媒体もしくは該圧力媒体の増圧及び／又は減圧を、
   ひいては閉鎖部材（１２）のストローク運動を、少なく
   とも段階的に可変に加速又は減速する少なくとも１つの
   制御エレメント（１６）を有していることを特徴とす
   る、弁の閉鎖部材の周期的なストローク運動に影響を及
   ぼす装置。
2. 【請求項２】 制御部材（５，１６）が、複数の切換え
   位置を有する電磁弁又は圧電弁のような少なくとも１つ
   の可変制御可能な切換えエレメント（５）を備え、該切
   換えエレメントが同時に制御エレメント（１６）も形成
   している、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 制御部材（５，１６）が、複数の切換え
   位置を有する電磁弁又は圧電弁のような少なくとも１つ
   の別体の切換えエレメント（５）と、該切換えエレメン
   トから独立した制御エレメント（１６）とを備えてい
   る、請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】 制御エレメント（１６）が、圧力媒体に
   よって運動可能な少なくとも１つの押し退けピストン
   （１７）を有し、該押し退けピストンが、少なくとも２
   つの絞り度の異なった２つの経路間で圧力媒体流を切換
   えるための切換え部材を作動する、請求項３記載の装
   置。
5. 【請求項５】 制御部材（５，１６）と前置の圧力媒体
   源(１)との間に逆止弁（４）が設けられている、請求項
   １から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】 閉鎖部材又は、該閉鎖部材に作用する制
   御シリンダを周期的に給圧・放圧するようにした形式
   の、弁の閉鎖部材、特にピストン圧縮機の弁の弁板、の
   周期的なストローク運動に影響を及ぼす方法において、
   閉鎖部材の給圧及び／又は放圧を、該閉鎖部材のストロ
   ークにわたって少なくとも数段階で行なうことを特徴と
   する、弁の閉鎖部材の周期的なストローク運動に影響を
   及ぼす方法。
7. 【請求項７】 少なくとも１つの吸込み弁の開放による
   ピストン圧縮機の逆流を、圧縮行程の少なくとも部分範
   囲にわたって、吸込み弁の閉鎖部材の圧力負荷によって
   制御するために、周期的に開放状態に保たれている圧縮
   行程の部分範囲の終期に、先ず差当っては少なくとも大
   して絞らずに放圧し、次いで強く絞って放圧する、請求
   項６記載の方法。
8. 【請求項８】 閉鎖部材又は、該閉鎖部材に作用する制
   御シリンダの少なくとも段階的に可変の圧力負荷を両ス
   トローク方向で行なう、請求項６又は７記載の方法。