JPH11512806A - プレート構造形式の吸入弁のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 バルブキャッチャー（６）内に配置された電磁石（９）により作動する弁板（３）を備えた、プレート構造形式の吸込弁（１）の送出量を無段階的に調整するための方法であって、電磁石（９）は以下のように制御される。即ち、第１制御フェーズにおいて、弁板（３）はバルブキャッチャー（６）か、あるいはバルブキャッチャー（６）と弁板（３）の間に配置されたダンパープレート（４）に接触することで停止され、第２制御フェーズ（１１ｂ）においては、弁板（３）を消磁するために電磁石（９）は減衰する交流電流で制御され、弁板（３）は開放される。

Description

【発明の詳細な説明】 プレート構造形式の吸入弁のための方法及び装置 本発明は、請求項１記載の特徴を有するプレート構造形式の吸入弁を作動させ るための方法に関する。本発明は更に前記方法を実施するための、請求項６記載 の特徴を有する装置に関するものである。 ドイツ連邦共和国特許第６７９７１４号明細書によれば、プレート構造形式の 電磁的に制御される吸入弁は公知である。この場合、弁板は電磁石の可動子とし て機能し、従って弁板の位置が電磁コイルの制御によって規定可能である。とこ ろがこの公知の吸入弁は、弁板が電磁石のマグネットヨークに係合する傾向を有 しており、このため吸入弁の確実な作動、とりわけ迅速な作動ができないという 問題がある。さらに、可動子として機能する弁板が弁座に係合することを防止す るために、弁板の弁座側に磁気絶縁体を配置する必要がある。この磁気絶縁体は 、これを設けるためのコストが嵩み、また弁板による衝撃が磁気絶縁体を著しく 磨耗させるため、吸入弁の保守整備間隔が著しく短縮する。 本発明の課題は、より制御が容易で、より経済的な吸入弁を提案することにあ る。 この課題は、請求項１記載の特徴を有する方法によって解決されている。従属 請求項２〜５は、上記の方法の更に別の有効な構成に関する。上記の課題は更に 請求項６記載の特徴を有する装置によって解決されている。従属請求項７〜１４ は本発明による装置のさらに別の有効な構成に関する。 この課題は、特に以下の様な方法で解決されている。すなわち弁板がキャッチ ャー内に配置された電磁石により支持されており、該電磁石は、弁板を解放させ るために、減衰する交流電流により制御され、よって弁板が少なくとも部分的に 消磁され、弁板は弁キャッチャーに対して確実に離脱し、弁座に係合した状態に 保持されることはな い。 本発明による装置は、電磁コイルを備えた弁キャッチャー及び、電磁コイルを 制御しかつ次第に減衰する交流電流をコイルに供給する制御装置を有している。 本発明をを実施例につき詳述する。 図１はプレート構造形式の吸入弁の展開図。 図２は電子制御装置を示す図。 図３ａは弁キャッチャーの環状体の断面図。 図３ｂはダンパープレート及び弁板を有する弁キャッチャーの環状体のさらに 別の断面図。 図３ｃはダンパープレート及び弁板を有する弁キャッチャーの環状体のさらに 別の断面図。 図３ｄは弁キャッチャーの環状体のさらに別の一実施例の断面図。 図４はプレート構造形式の吸入弁のための制御線図。 図５はプレート構造形式の吸入弁のさらに別の制御方法の制御線図。 図６は複数の環状の弁板部分から構成される弁板を有する吸入弁の、さらに別 の一実施例を示す図である。 図１は、弁座板とも呼ばれる弁座２、弁板３、ダンパープレート４、及びキャ ッチャー４から成る吸入弁を展開図で示している。これらの部分は１つの共通の セン ターネジ７によって一体化されている。ダンパープレート４はばね５を通すため の開口４ｄを有し、該ばねはキャッチャー６と弁板との間で作用するように配置 されている。吸入弁１はダンパープレート４を有する状態で、または有しない状 態で作動させることができる。弁キャッチャー６は複数の環状体６ａを有してお り、これらの環状体はすべて互いに結合されている。各環状体６ａは周方向に延 びている溝６ｂを有し、該環状溝６ｂ内には電磁コイル９を形成する電気導体が 配置されている。 図３ａは環状溝６ｂを有する環状体６ａの断面を示し、これによれば該環状体 ６ａは環状体マグネットヨーク６ｃの形を取っている。該環状溝内には、電磁石 を形成する電磁コイル９が配置されている。図３ａの実施例による環状体６ａは その弁板３側にカバー層９ａを有し、該カバー層は、電磁コイル９を汚れまたは 有害ガスから保護するために、電磁コイル９が配置された内室を外側から気密に 閉鎖している。電磁コイル９は制御装置８から制御され、その結果磁界が形成さ れ、弁板３はこの磁界によって引きつけられる。弁板３は電磁石の可動子を形成 する。 図２は制御装置８を示し、該制御装置は変調装置８ａを有しており、この場合 制御装置は電気導線８を介して回転角度センサーに接続され、かつ別の電気導体 ８ｂを介して単数若しくは複数の電磁コイル９に接続されている。 図４には、制御装置８によって処理された測定信号及び発信された制御信号の 経過が略示されている。横軸には経過時間ｔ若しくはピストン圧縮機の回転角度 ωが示されており、一番上の線図には開及び閉の両作動状態における弁の位置が 示され、真中の線図には回転角度センサーからの回転角度信号が示され、下の線 図には、制御装置８から電磁コイルへ送られたマグネット電流Ｉが示されている 。回転角度信号発生器１０の信号に対してコイル９へ励磁電流が供給され、これ により、弁板３が弁キャッチャー６によって引きつけられ、その結果弁は開放さ れる。この間において制御装置８は第１の制御フェーズ１１ａを実行し、弁キャ ッチャー６が磁化される。ここで吸入弁１は、任意に選択可能な時間で開の状態 に保持されることができる。吸入弁１を 閉鎖させるために、好ましくは回転角度センサー１０の信号が再び使用される。 この信号に基づいて制御装置８が、電磁石９の第２制御フェーズを惹起する。こ のフェーズにおいては電磁コイル９に供給される減衰交流電流が、変調装置８ａ によって発生せしめられ、これにより弁板３及びバルブキャッチャー６の少なく とも一方が消磁される。この消磁により、弁板３と弁キャッチャー６との間の保 持力がすべて消去され、殊に残留磁力に基づく上記両部分相互の係合が防止され る。 吸入弁１が閉じられると、弁板３は弁座２に押しつけられる。この際弁板 ３は弁座２に接触するので、二つの金属製部分が直接接触していることになる。 弁板３は既に消磁されているので、弁座２に弁板３が接着する危険性はない。弁 座２、弁板３、及び弁キャッチャー６は通常の形式で硬磁性のステンレススチー ルから成っている。吸入弁１の誤動作のない作動を保証するうえで、弁板３及び 弁キャッチャー６を消磁することが有利に働くよう、弁座２、弁板３、及び弁キ ャッチャー６間には磁気絶縁材は配置されていない。消磁用の変調装置８ａを備 えた電磁コイル９の本発明による制御法は、消磁を極めて短い時間で行うことが でき、これにより吸入弁１の極めて迅速な切り替え時間が可能になるという更な る利点を有している。吸入弁１は特に以下の様に制御可能である。即ち、例えば 圧縮機の、予め設定された回転数の間、弁１を開の状態に保持することができ、 また更に、弁１を任意に選択した回転数の回転の間、自動開閉する作動モードで 作動させることができる。従って吸入弁１の送出量を無段階的に調整することが できる。 図５は制御法の更に別の概略的な経過過程と弁１の位置を示すものである。横 軸には経過時間ｔ若しくは該経過時間と等価の圧縮機の回転角度ωが示されてい る。回転角度センサー１０により回転角度信号が計測される。ピストン圧縮機に 関連する吸入弁１の作動様態は公知である。殊に、回転角度信号に関してある決 まった回転角度Δに亙る回転の後に、弁が完全に開かれ、弁板３が弁キャッチャ ー６に接触することは公知である。初めに電磁コイル９が第１のフェーズ１１ａ において、マグネット電流のため制御装置８により励磁される。このとき弁１は 完全に開かれ、かつ弁板３が弁キャッチャー６に接触している。これにより弁板 ３を極めて確実にかつ比較的僅かな磁力で保持することができる。ピストン圧縮 機の自動運転中、弁板３は例えば１２０ 度の回転角度に亙る回転中、弁キャッチャー６に接触している。第２フェーズ１ １ｂにおいては、回転角度信号に基づき、制御装置８により減衰する交流電流が 電磁石９に供給される。ここで第２フェーズ全体が、自動運転中に弁板３がバル ブキャッチャー６に接触するような回転角度の範囲内で確実に起こる。これによ り弁板３が、第２の制御フェーズ１１ｂにおいて電磁コイル９の影響範囲から離 脱するのが早過ぎることはなく、弁板３は完全に消磁される。 図１の吸入弁１はダンパープレート４を装着しても装着しなくても良い。図５ による制御方法はダンパープレート４を有さない吸入弁１について記載されたも のである。しかし吸入弁１がダンパープレート４を有する場合、図５の制御法に おいて、ダンパープレート４は弁板３とバルブキャッチャー６の間に配置される 。これにより弁１が完全に開放された状態では、ダンパープレート４はバルブキ ャッチャー６に接触し、弁板３はダンパープレート４に接触する。その他の点で は制御方法は同一である。 図３ｂは環状体マグネットヨーク６ｃとして形成された環状体６ａの、更に別 の断面を示すものである。図示のこの実施例では、吸入弁はダンパープレート４ を有しており、該ダンパープレート４は、図１に示されているように、複数の互 いに結合された環状体４ａから成っている。環状体４ａは図３ｂの実施例では、 環状体マグネットヨーク６ｃに面した側が、Ｕ字形に形成されている。この形成 により、磁束が増大されて弁板３を介して流れ、これによって弁板３は、より電 磁コイル９によって引きつけられる。 図３ｃはダンパープレート４を有する吸入弁１の、別の一実施例を示すもので ある。環状体マグネットヨーク６ｃと弁板３との間の磁束を改善するために、ダ ンパープレート４の環状体４ａはギャップ４ｃを有していて、図１に示されてい るように、２つの環状体部分４ｂが形成されている。このギャップ４ｃは、敢え てセンターねじ７に対して同心的に延びている。 図３ｄは環状体６ａのさらに別の断面を示すもので、この場合環状マグネット ヨーク６ｃはＶ字状に形成されており、電磁コイル９全体が絶縁カバー層９ａ内 に埋め込まれている。 吸入弁１を作動させるためには、弁キャッチャー６内に配置された少なくとも 一つの電磁コイル９が必要である。より大きな力を弁板３上に発生させるため、 同心的に延びた環状体６ａ内に配置された、複数の電磁コイル９が有効に用いら れている。これらの電磁コイル９は制御装置８によって、すべての電磁コイルが 同じ極性の磁界を生じるように、又は、隣り合う電磁コイルが互いに反対の極性 の磁界を生じるように、制御することが可能である。プレート構造形式の吸入弁 １の弁板３を作動させるための本発明による装置は、少なくとも一つの弁キャッ チャー６と、一つの電子制御装置８とを含んでいる。該装置は、弁座２、弁板３ 、及びばねエレメント５と共に１つの吸入弁１に構成することができる。そのた め該装置は、既存の吸入弁を制御可能な吸入弁１に改造するためにも適する。そ の場合既存の弁キャッチャー６は、図１に示されている電磁コイル９を備えた弁 キャッチャー６に取り替えられ、かつ該電磁コイルは制御装置８に接続される。 このようにして既存の吸入弁１を簡単な、かつコスト的に有利な方式で改造する ことができる。本発明による装置及び吸入弁１は特にピストン圧縮機に使用する ことができる。本発明による装置により、ピストン圧縮機の個々の圧縮室の送出 量を他の圧縮室からは独立して、かつ無段階的に変えて、調整することが可能に なる。 図６は吸入弁１の更に別の一実施例を示し、該吸入弁は、弁座２と環状に形成 されて同心的に配置された複数の個別の弁板部分３ａ，３ｂから成る弁板３と、 環状体６ａ内に配置された電磁コイル９を備えたキャッチャー６とで構成されて いる。弁板部分３ａ、３ｂを休止位置に於いて弁座２に押しつけるばね５は図示 されていない。電磁コイル９が作動すると、それぞれコイル９の下に配置された 弁板部分３ａ、３ｂ、３ｃは、その上にある、Ｕ字形に形成された環状体６ａに よって引きつけられる。電磁コイル９は共に制御可能であり、従って全ての弁板 部分３ａ、３ｂ、３ｃは同じ作 用をするように作動可能である。電磁コイル９はまた、３ａ、３ｂ、３ｃ、の内 のある弁板部分、例えば弁板部分３ａ，３ｂが電磁コイル９の作動によって弁キ ャッチャー６に保持され、一方、弁板部分３ｃは、その上に配置された電磁コイ ル９が作動されないことによって、通常の動作性で開閉するように制御されるこ とも可能である。 弁板部分３ａ、３ｂ、３ｃは鉄のような強磁性金属または強磁性プラスチック または強磁性金属を含むプラスチックで製作される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．弁キャッチャー（６）内に配置された電磁石（９）によって操作される弁 板（３）を備えた、プレート構造形式の吸入弁（１）の送出量を無段階的に調整 するための方法であって、 第１の制御フェーズ（１１ａ）において弁板（３）が弁キャッチャー（６）に、 または弁キャッチャー（６）と弁板（３）との間に配置されたダンパープレート （４）に接触して停止され、第２の制御フェーズ（１１ｂ）においては、弁板（ ３）が少なくとも部分的に消磁され、結果開放されるように、減衰する交流電流 で電磁石（９）を制御することを特徴とする方法。 ２．弁板（３）が開放された状態にある間、電磁石（９）が励磁されることを 特徴とする請求項１記載の方法。 ３．弁板（３）が単独で、またはダンパープレート（４）と共に弁キャッチャ ー（６）に接触するときに限り、電磁石（９）が励磁、あるいは消磁されること を特徴とする請求項２記載の方法。 ４．圧縮機の予め設定された回転数にわたって、弁板（３）が開放された状態 に保持され、かつ予め設定された回転数にわたって、電磁石（９）が作動するこ となく弁板（３）が自動運転されるように、該電磁石（９）を制御することを特 徴とする請求項１乃至３の内のいずれか１項記載の方法。 ５．弁板（３）が、電磁石（９）によって個別にまたは一緒に制御される、互 いに同心状に配置された複数の弁板部分（３ａ，３ｂ）から構成されることを特 徴とする請求項１乃至４の内のいずれか１項記載の方法。 ６．可動子を形成する弁板（３）を引きつけるために、電磁コイル（９）が制 御装 置（８）に接続されている電磁石の環状体マグネットヨーク（６ｃ）を、環状体 （６ａ）が形成するように、 円周方向に走行する環状溝（６ｂ）と該環状溝（６ｂ）内に配置された電磁コイ ル（９）を有する該環状体（６ａ）とから構成される弁キャッチャー（６）と、 電子制御装置（８）とから構成される、請求項１乃至５の内のいずれか１つに記 載の方式を使用した、プレート構造形式吸入弁（１）の弁板（３）を操作するた めの装置。 ７．環状体マグネットヨーク（６ｃ）及び、可動子として機能する弁板（３） の少なくともいずれか一方を消磁するために、電磁コイル（９）に供給される減 衰する交流電流を発生させる変調装置（８ａ）を、電子制御装置（８）が、少な くとも１つ備えることを特徴とする請求項６記載の装置。 ８．弁キャッチャー（６）が、電磁コイル（９）を備えた複数の同心的に配置 された環状体（６ａ）を有し、かつ該電磁コイル（９）が制御装置（８）によっ て互いに同極または異極を有する様に制御可能であることを特徴とする請求項６ または７記載の装置。 ９．弁座（２）と、 弁ばね（５）を備えた弁板（３）と、 弁板（３）及び弁座（２）が上下に直接設置可能である請求項６乃至８の内のい ずれか１項記載の装置から構成されるプレート構造形式の吸入弁。 １０．弁板（３）と弁キャッチャー（６）との間にダンパープレート（４）が配 置されていることを特徴とする請求項９記載のプレート構造形式の吸入弁。 １１．全てが互いに連結され、弁キャッチャー（６）に面した側がＵ字形に形成 されるとともに、同心状に走行する複数の環状体（４ａ）をダンパープレート（ ４）が有することを特徴とする請求項９または１０記載のプレート構造形式の吸 入弁。 １２．全てが互いに連結され、同心状に走行している複数の環状体（４ａ）をダ ンパープレート（４）が有し、当該環状体（４ａ）の内、少なくとも１つが、同 心状に走行しているギャップ（４ｃ）によって分離された２つの環状体部分（４ ｂ）から構成されていることを特徴とする請求項９または１０記載のプレート構 造形式の吸入弁。 １３．弁座（２）と、弁板（３）と、弁キャッチャー（６）がステンレススチー ル、特に硬磁性の鋼から成ることを特徴とする請求項９乃至１２の内のいずれか １項記載のプレート構造形式の吸入弁。 １４．環状形状を有し、互いに同心状に配置された複数の弁板部分（３ａ、３ｂ ）から弁板（３）が構成されることを特徴とする請求項９乃至１３の内のいずれ か１項記載のプレート構造形式の吸入弁。 １５．請求項１乃至５の内いずれか一項記載の方法で操作される請求項６乃至１ ４の内いずれか一項記載の装置を有するピストン圧縮機。