(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復コンプレッサ弁用の電気機械式アクチュエータの位置を制御する方法であって、
前記アクチュエータは、弁座（１２）の閉塞手段（１１）の閉じている位置と開いている位置との間で前記閉塞手段（１１）を開閉する方向に移動可能な可動部材（３０２）、及び、第１及び第２の電磁石（１０２，２０２）、を備えており、
前記可動部材（３０２）は、前記閉塞手段（１１）に対して作用可能な手段（３２２）と、前記第１及び第２の電磁石（１０２、２０２）と連動し、前記第１及び第２の電磁石（１０２，２０２）の間で釣り合うように構成されている磁化可能な部分（３１２）とを備えており、
前記方法は以下のステップ、すなわち、
ａ）開くために開放する動作ステップ：前記第１及び第２の電磁石（１０２、２０２）に所定の電流を流して、前記可動部材（３０２）の前記磁化可能な部分（３１２）を、前記弁座（１２）から離れるように向けられている前記第１の電磁石（１０２）から分離し、前記第２の電磁石（２０２）に向けて変位するように励磁する、
ｂ）電流制御によって開く動作ステップ：前記第２の電磁石（２０２）に所定の電流を流して励磁し、前記磁化可能な部分（３１２）をさらに変位させ、前記可動部材（３０２）を前記弁座（１２）の前記閉塞手段（１１）を開く位置に向けて移動させる、
ｃ）位置制御によって開く動作ステップ：前記第１の電磁石（１０２）に所定の電流を流すとともに、前記第２の電磁石（２０２）に、前記磁化可能な部分（３１２）の前記第２の電磁石（２０２）からの距離に応じて電流を変化させることによって、前記可動部材（３０２）をそのストロークの最終部分の間に制動するように調整する、
ｄ）開いている位置で保持する動作ステップ：前記第１及び第２の電磁石（１０２、２０２）に所定の電流を流して、前記可動部材（３０２）を、所与の時間間隔の間、前記閉塞手段（１１）を開く位置で保持する、
ｅ）閉じるために開放する動作ステップ：前記第１及び第２の電磁石（１０２、２０２）に所定の電流を流して、前記可動部材（３０２）の磁化可能な部分（３１２）を、前記弁座（１２）に向かうように向けられている前記第２の電磁石（２０２）から分離し、前記第１の電磁石（１０２）に向けて変位するように励磁する、
ｆ）電流制御によって閉じる動作ステップ：前記第１の電磁石（１０２）に所定の電流を流して励磁し、前記磁化可能な部分（３１２）をさらに変位させ、前記可動部材（３０２）を、前記弁座（１２）の前記閉塞手段（１１）を閉じる位置に向けて移動させる、
ｇ）位置制御によって閉じる動作ステップ：前記第２の電磁石（２０２）に所定の電流を流すとともに、前記第１の電磁石（１０２）に、前記磁化可能な部分（３１２）の前記第１の電磁石（１０２）からの距離に応じて電流を変化させることによって、前記可動部材（３０２）をそのストロークの最終部分の間に制動するように調整する、
ｈ）閉じている位置で保持する動作ステップ：前記第１及び第２の電磁石（１０２、２０２）に所定の電流を流して、前記可動部材（３０２）をステップａ）を再び実行するために新規の変位信号が生成されるまで、前記弁座（１２）の前記閉塞手段（１１）を閉じる位置に保持する、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記可動部材（３０２）の前記第１又は第２の電磁石（１０２または２０２）からの距離が所与の値よりも大きい場合、負の参照電流が、所与の時間間隔の間、前記第１又は第２の電磁石（１０２または２０２）に印加されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップａ）は、前記弁座（１２）から離れるように向けられている前記第１の電磁石（１０２）に負の参照電圧を印加し、前記第２の電磁石（２０２）に正の参照電圧を印加することによって実施されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップｂ）は、前記弁座（１２）から離れるように向けられている前記第１の電磁石（１０２）に零の参照電圧を印加し、前記第２の電磁石（２０２）に正の参照電圧を印加することによって実施されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップｃ）は、前記弁座（１２）から離れるように向けられている前記第１の電磁石（１０２）に零の参照電圧を印加し、前記第２の電磁石（２０２）に前記可動部材（３０２）の前記磁化可能部分（３１２）の前記第２の電磁石（２０２）からの距離によって変化する参照電圧を印加することによって実施されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップｅ）は、前記弁座（１２）に向かうように向けられている前記第２の電磁石（２０２）に負の参照電圧を印加し、前記第１の電磁石（１０２）に正の参照電圧を印加することによって実施されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップｆ）は、前記弁座（１２）に向かうように向けられている前記第２の電磁石（２０２）に零の参照電圧を印加し、前記第１の電磁石（１０２）に正の参照電圧を印加することによって実施されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップｇ）は、前記弁座（１２）に向かうように向けられている前記第２の電磁石（２０２）に零の参照電圧を印加し、前記第１の電磁石（１０２）に前記可動部材（３０２）の前記磁化可能な部分（３１２）の前記第１の電磁石（１０２）からの距離によって変化する参照電圧を印加することによって実施されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記アクチュエータ（２）の前記可動部材（３０２）の位置を検出する手段（９０１）に接続されている処理ユニット（１）と、前記第１及び第２の電磁石（１０２、２０２）を流れる電流の強さを検出する手段（８１１）とを有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法を実行することが可能な装置であって、前記処理ユニット（１）は、
イネーブル、起動、および弁開放信号を入力するモジュール（１０１）と、
取得されたデータと設定済みの参照値（４０１）とを処理するプログラムを保存している不揮発性メモリモジュール（３０１）と、
前記可動部材（３０２）の軌跡を生成するモジュール（６０１）と、
前記可動部材の位置を調整するモジュール（５０１）と、
電源入力部（２０１）及び前記第１及び第２の電磁石（１０２、２０２）を流れている電流の強さを検出する手段（８１１）と接続されている電源部（８０１）と、
前記電源部の出力電流を調整するモジュール（７０１）と、を有することを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記プログラムは、前記軌跡生成モジュール（６０１）によって生成された参照位置と前記検出手段（９０１）によって検出された実際の位置とを入力として有している位置制御ループと、前記設定済みの値（４０１）または前記位置を調整するモジュール（５０１）の出力に起因する参照電流と検出手段（８１１）によって検出された実際の電流とを入力として有している電流制御ループとによってデータを処理し、所与の軌道に応じて、前記第１及び第２の電磁石（１０２、２０２）によって生成される力を制御できる適切な出力信号を返すことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁に関し、特に往復運動をするコンプレッサ用の弁に関し、さらに前述の弁用の電気機械式アクチュエータを制御する方法に特に関する。
【背景技術】
【０００２】
同じ出願人によって出願された特許文献１は、往復コンプレッサの吐出を連続して調整する装置について記述しており、装置は往復運動によって移動可能なピストン手段を摺動可能に収容する少なくとも１つの圧縮室を有しており、圧縮室には、圧縮される流体用の少なくとも１つの吸入弁と圧縮された流体用の少なくとも１つの排出弁とが備わっており、排出弁は圧縮された流体を保存するタンクに接続されており、吸入弁には弁の閉塞部分に作用可能な弁の変位手段が備わっており、変位手段は閉塞部分の平面に垂直な方向に移動可能で、適切な動作手段による往復運動によって前述の方向に移動可能なアクチュエータ手段と連動しており、動作手段は、アクチュエータ手段の運動の両方向においてその変位の速度を制御できるようにし、アクチュエータ手段の位置を検出する手段と、圧縮室内のピストンの位置を検出する手段と、タンク内の圧力を検出する手段とが設けられており、検出手段とアクチュエータ手段とを動作させる手段とは中央処理ユニットに接続されている。
【０００３】
アクチュエータは、最大吐出中に閉じる点に対して吸入弁を閉じる制御のために使用される。シリンダ内に進入する気体については、圧縮行程のうち吸入弁が開いたままの部分に比例した量が吸入ラインに流れて戻る。
【０００４】
動作中は、制御ユニットは使用する制御の種類を定めるために処理される多数の信号（イネーブル、起動、位置合わせ、開いた位置）をその入力部分で受け付ける。
【０００５】
アクチュエータの可動部分を動作させるために、２つの電磁石が設けられており、それらの電圧は、前述の可動部分の位置を制御するように調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＰＣＴ特許出願公開明細書第２００８  ０００６９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電気機械式アクチュエータを使用するときに、接触点の近傍に釣り合いの安定した点が存在しないために、可動部分の運動を制御することは非常に困難である。さらに、短い遷移時間を保証することが必要であって、またアクチュエータに使用される電力は、コンプレッサによって節約される電力に比べて無視できなければならない。
【０００８】
電磁石の近傍にある釣り合い位置、すなわち、ばねの力と磁石による力との間の交差の点は、不安定である。実際に、距離を減少させる外乱は、磁石に抗して電機子を加速させるが、それは磁力は距離の２乗に依存するのに対して、ばねは位置に対して線形に依存するからである。この状況で、電流が急速に減少しない場合、接触速度が高くなる。磁石から離れる運動は、力を減少させ、電流が適切に制御されない場合、電機子は中間の位置に近い釣り合いの位置を持つことになる。
【０００９】
さらに、電機子が磁石に近づいた時に、電気部分の時定数は遷移時間と同等になり、出力に対する入力の影響は限定される。
【００１０】
本発明の目的は、弁の機能要件に関して、接触速度を制限し、アクチュエータ自体の動きを最適化しながら、アクチュエータの可動部品の位置を制御できるようにする方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのため、本発明は、往復コンプレッサの弁用の電気機械式アクチュエータの位置を制御する方法であって、アクチュエータは、弁の閉塞手段の閉じている位置に対応している位置と開いている位置に対応している位置との間で閉塞手段を開閉する方向に平行な方向に移動可能な部材を有し、部材は２つのソレノイドと連動する磁化可能部分を備えており、適切な手段によってそれらの間で釣り合うように構成されており、
ａ）開くために開放する動作ステップ：ソレノイドは２つのソレノイドの一方から可動部材部分が分離され、他方のソレノイドに向けて変位するように励磁される、
ｂ）電流制御によって開く動作ステップ：ソレノイドの動作の結果、可動部分は弁閉塞手段を開く位置に向けて移動する、
ｃ）位置制御によって開く動作ステップ：ソレノイド内の電流は、可動部材をそのストロークの最終部分の間に制動するように調整される、
ｄ）開いている位置で保持する動作ステップ：可動部材は、所与の時間間隔の間、弁閉塞手段を開く位置で保持される、
ｅ）閉じるために開放する動作ステップ：ソレノイドは２つのソレノイドの一方から可動部材部分が分離され、他方のソレノイドに向けて変位するように励磁される、
ｆ）電流制御によって閉じる動作ステップ：ソレノイドの動作の結果、可動部分は弁閉塞手段を閉じる位置に向けて移動する、
ｇ）位置制御によって閉じる動作ステップ：ソレノイド内の電流は、可動部材をそのストロークの最終部分の間に制動するように調整される、
ｈ）閉じている位置で保持する動作ステップ：可動部材はステップａ）を再び実行するために、新規の変位信号が生成されるまで弁の閉塞手段を閉じる位置に保持される、
を特徴とする方法に関連している。
【００１２】
本発明は、前述の方法を実装する装置にも関連し、装置は、アクチュエータの可動部材の位置を検出する手段に接続されている処理ユニットと、２つのソレノイドを流れる電流の強さを検出する手段とを有し、処理ユニットは、イネーブルおよび起動信号を入力するモジュールと、取得されたデータと設定済みの参照値とを処理するプログラムを保存している不揮発性メモリモジュールと、可動部材の軌道を生成するモジュールと、可動部材の位置を調整するモジュールと、電源入力部に接続されており、ソレノイドを流れている電流の強さを検出する手段に接している電源部を制御する電流を調整するモジュールとを有している。
【００１３】
さらなる特徴的な性質は、一連の添付図面を参照して、非限定的な例として示されている本発明の実施形態の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  アクチュエータを制御する本発明の装置を示している模式的ブロック図である。
【図２】  本発明の方法のステップの順序を示している模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１において、参照番号１はアクチュエータを制御する本発明の装置を表しており、装置はイネーブル、起動、および開いて固定の信号を入力し、ロジックメモリモジュール３０１、つまり本発明の方法の実行を管理するプログラムを保存しているモジュールと通信するモジュール１０１を備えているマイクロプロセッサである。モジュール３０１は、可動部材の軌跡を生成し、さらに位置調整モジュール５０１と通信するモジュール６０１に接続されており、さらに、モジュール４０１は設定済みの位置と電流との値を保存している。センサ９０１から供給される実際の位置のデータによって、位置調整モジュール５０１を通して、電流調整モジュール７０１に対する参照値を定義することができる。
【００１６】
電流調整モジュール７０１は、電源入力部２０１に接続されている電源部８０１によって供給される実際の電流データを使用して２つの磁石を流れる電流を制御することができる。モジュール１０１は、センサ９０１と軌跡生成器６０１によって供給される位置データを使用して、選択モジュール３１１が電流調整モジュール７０１の参照値を管理するようにすることができる。
【００１７】
アクチュエータ２は、弁座１２の反対側の圧縮機のチャンバ１０に接続されており、図示の例ではロッドであって、弁の閉塞部分１１に作用可能な複数のフィンガ３２２を一方の端部に有し、反対の端部はマイクロプロセッサ１に接続されている位置センサ９０１と連動する可動部材３０２を有している。可動部材には、マイクロプロセッサ１の電源部分８０１と接している２つのソレノイド１０２と２０２の間に配置されている磁化可能な半径方向の板３１２が備わっている。
【００１８】
図２は、本発明の方法のステップを模式的に示しており、図において、Ｘ軸に沿っている線２０、２１は両方が時間間隔を表しているのに対して、曲線２２は磁石２０２を流れる電流の曲線であって、曲線２３は磁石１０２内の電流の曲線、曲線２４は可動部材３０２の位置の曲線である。文字ａ〜ｈが表している様々なステップを３０〜３７の番号が付されているダイアグラムによって象徴的に示しており、２つの磁石１０２、２０２に対して可動部材３０２の磁化可能な板３１２がとる位置を示している。本発明の方法の全てのステップを以下では分析する。
【００１９】
ａ）開くために開放するステップ：２つの電磁石の両電源電圧の制御は、設定されている参照電流に依存している。上部の電磁石では、電流は負となるのに対して、下部の電磁石では、電流は正となる。次のステップへの移行は、可動部分が設定済みの位置を通過するときに発生する。本質的に、このステップでは、両電磁石１０２、２０２が励磁され、それらの位置はダイアグラム３０に示している位置である。このステップは磁化可能な板３１２が磁石１０２から離れたときに終了する。
【００２０】
ｂ）電流制御によって開くステップ：２つの電磁石の両電源電圧の制御は、設定されている参照電流に依存している。上部の電磁石では、電流は零となるのに対して、下部の電磁石では、電流は正となる。次のステップへの移行は、磁化可能な板が釣り合い位置の領域の設定済みの位置を通過したときに発生する。
【００２１】
ｃ）位置制御によって開くステップ：上部の電磁石の電源電圧の制御は、設定されている参照電流に依存している。下部の電磁石の電源電圧の制御は位置コントローラが提供する参照電圧に依存している。ただし、下部の電磁石の電流は、磁化可能な板がこの下部の磁石に近づくにつれて減少する。
【００２２】
次のステップへの移行は、ダイアグラム３２からわかるように可動部分が磁化可能な板と下部磁石とが互いに接触する設定済みの位置を通過したときに発生する。
【００２２】
ｄ）開いている位置で保持するステップ：上部の電磁石の電源電圧の制御は、設定されている参照電流に依存している。下部の電磁石の電源電圧の制御は、位置コントローラによって供給される参照電流に依存している。次のステップへの移行は、制御ユニット内で設定されている時間を超えたときに発生する。ただし、このステップは、マイクロプロセッサモジュール１０１からの開く信号の入力によって、必要に応じて期間が延長されることがある。適切なコマンドが入力されると、この手順が再開されることになる。
【００２３】
ｅ）閉じるために開放するステップ：２つの電磁石の両電源電圧の制御は、設定されている参照電流に依存している。上部の電磁石では、電流が正となるのに対して、下部の電磁石では、電流は負となる。ダイアグラム３４と曲線２２と２３からわかるように、このステップは実質的にステップａとは逆で、２つの磁石の電流は実質的に反対となっている。次のステップへの移行は、可動部分が、可動部分の下部磁石からの分離に対応している設定済みの位置を通過するときに発生する。
【００２４】
ｆ）電流制御によって閉じるステップ：２つの電磁石の両電源電圧の制御は、設定されている参照電流に依存している。下部の電磁石では、電流は零となるのに対して、上部の電磁石では、電流は正となる。次のステップへの移行は、可動部分が設定済みの位置を通過するときに発生する。このステップは、ダイアグラム３５および曲線２２、２３、および２４からわかるように、ステップｂ）の実質的に鏡像である。
【００２５】
ｇ）位置制御によって閉じるステップ：下部の電磁石の電源電圧の制御は、設定されている参照電流に依存している。上部の電磁石の電源電圧の制御は、位置コントローラによって供給される参照電流に依存している。次のステップへの移行は、可動部分が設定済みの位置を通過するときに発生する。ステップｃ）で記述したのと同様に、このステップでも、磁化可能な板３１２は上部磁石１０２に接触するまで、上部磁石１０２に向けて移動し、その間にこの磁石に流れる電流は板の近づく動きと共に減少する。
【００２６】
ｈ）閉じている位置で保持するステップ：下部の電磁石２０２の電源電圧の制御は、設定されている参照電流に依存している。上部の電磁石の電源電圧の制御は、位置コントローラによって供給される参照電流に依存している。ステップａ）への移行は、位置合わせ実施信号が変化したときに発生する。
【００２７】
システムの繰り返し性を向上させるために残留磁束密度の影響を排除する位置制御方法は、システムの機械的動力学を変化させない電流入力によってさらに特徴付けられる。電流入力は、可動部分が対象の電磁石から十分に離れたときに実施される。図２のグラフからわかるように、ステップｃ）とｄ）との間の遷移と、ステップｇ）とｈ）との間の遷移の間に、それぞれ磁化可能な板３１２に接触している磁石、つまり第１の場合の上部磁石１０２と第２の場合の下部磁石２０２とは反対の磁石にそれぞれ２つのピーク２３０と２２０で示しているように、所与の時間間隔の間に非常に大きな負の電流が印加されることになる。
【００２８】
より一般的には、可動部材の電磁石からの距離が所与の値よりも大きくなると、負の参照電流が電磁石に所与の時間間隔の間印加されると記述することができる。
【００２９】
本発明の方法は、適切なプログラムの態様で、マイクロプロセッサ１のモジュール３０１に実装するのが便利であって、このプログラムは、所与の軌道に従って２つの電磁石１０２、２０２によって生成される力を制御可能な適切な出力信号を返すように、軌跡生成器６０１によって生成された参照位置と検出手段９０１によって検出された実際の位置とを入力として有している位置制御ループと、設定済みの値４０１または位置モジュールの出力に起因する参照電流と検出手段８１１によって検出された実際の電流とを入力として有している電流制御ループとによってデータを処理する。
【図１】
0005648858.tif 000002
【図２】
0005648858.tif 000003