(57)【要約】【課題】ガス圧を用いて操作される簡単な逆流コントロールの方法を改良して、コントロール範囲の制限と、必要な持ち上げガス圧における変動のネガティブな影響とを、簡単に回避することができる方法を提供する。【解決手段】リフトピストン（４）を負荷するガス圧が、制御弁（３）を閉じている時間の間は常に、最大で可能な逆流力を克服するために必要なガス圧を上回っているようにし、かつ迅速に切り替えることができるように構成された制御弁（３）を介して、作業サイクルの任意の期間で、リフトシリンダ（６）の制御可能な部分ガス抜きを吸込み弁（１）の閉弁までに実施するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　コンプレッサの少なくとも１つの自動の吸込み弁（１）に配置されたリフトグリッパ（２）が、切替え可能な制御弁（３）を介してガス圧で負荷可能であるリフトピストン（４）を用いて、吸込み弁（１）の少なくとも１つのシールエレメント（５）を、これにより制御可能な、コンプレッサの作業サイクルの一部分にわたって開放して維持する、往復ピストン型コンプレッサを無段階式に圧送量コントロールするための方法において、リフトピストン（４）を負荷するガス圧が、制御弁（３）を閉じている時間の間は常に、最大で可能な逆流力を克服するために必要なガス圧を上回っているようにし、かつ迅速に切り替えることができるように構成された制御弁（３）を介して、作業サイクルの任意の期間で、リフトシリンダ（６）の制御可能な部分ガス抜きを吸込み弁（１）の閉弁までに実施することを特徴とする、往復ピストン型コンプレッサを無段階式に圧送量コントロールするための方法。
【請求項２】
　ガス抜きしたい全容積の、
ａ）リフトシリンダ（６）の行程容積と、制御弁（３）とリフトピストン（４）との間の透き間容積（ムダ容積）とから成る、ガス抜きしたい容積、
ｂ）制御弁（３）の開放横断面積、および
ｃ）リフトグリッパ（２）を操作するために使用されるガス
に関連して生ぜしめられる理論的なガス抜き時間が、コンプレッサの作業サイクルの持続時間の二倍に最大でほぼ等しいか、またはそれよりも小さい、請求項１記載の方法。
【請求項３】
　無段階式の圧送量コントロールを備えた往復ピストン型コンプレッサであって、コンプレッサの少なくとも１つの自動の吸込み弁（１）に配置されたリフトグリッパ（２）が設けられており、該リフトグリッパ（２）が、切替え可能な制御弁（３）を介してガス圧で負荷可能なリフトピストン（４）を用いて、吸込み弁（１）の少なくとも１つのシールエレメント（５）を、これにより制御可能な、コンプレッサの作業サイクルの一部にわたって開放して維持する形式のものにおいて、ガス抜きしたい全容積の、
ａ）リフトシリンダ（６）の行程容積と、制御弁（３）とリフトピストン（４）との間の透き間容積（ムダ容積）とから成る、ガス抜きしたい容積、
ｂ）制御弁（３）の開放横断面積、および
ｃ）リフトグリッパ（２）を操作するために使用されるガス
に関連して生ぜしめられる、理論的なガス抜き時間が、コンプレッサの作業サイクルの持続時間の二倍に最大でほぼ等しいか、またはそれよりも小さいことを特徴とするコンプレッサ。
【請求項４】
　制御弁（３）とリフトピストン（４）との間の透き間容積が、リフトシリンダ（６）の行程容積の２倍に最大でほぼ等しいか、またはそれよりも小さい、請求項３記載のコンプレッサ。
【請求項５】
　リフトグリッパ（２）の案内部がリフトシリンダ（６）およびリフトピストン（４）と共に、１つの構造上のユニットを形成している、請求項３または４記載のコンプレッサ。
【請求項６】
　制御弁（３）がリフトシリンダ（６）および／またはリフトピストン（４）と共に、１つの構造上のユニットを形成している、請求項３から５までのいずれか１項記載のコンプレッサ。
【請求項７】
　制御弁（３）が、電磁的に操作可能な３ポート２位置切替え弁として構成されており、かつ有利には、通電されていない状態で、リフトシリンダ（６）をガス圧で負荷するように接続されている、請求項３から６までのいずれか１項記載のコンプレッサ。
【請求項８】
　制御弁（３）が入口側で、適当な圧力下にあるプロセスガスにより負荷されており、そのために、有利には制御弁（３）が、コンプレッサの作業室に逆止弁（２８）を介して連通した蓄え器容積に接続されているようになっている、請求項３から７までのいずれか１項記載のコンプレッサ。
【請求項９】
　リフトピストン（４）がその終端位置の領域で、リフトシリンダ（６）に対する、負荷するガスの流入および／または流出を部分的に遮断する、請求項３から８までのいずれか１項記載のコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、コンプレッサの少なくとも１つの自動の吸込み弁に配置されたリフトグリッパが、切替え可能な制御弁を介してガス圧で負荷可能であるリフトピストンを用いて、吸込み弁の少なくとも１つのシールエレメントを、これにより制御可能な、コンプレッサの作業サイクルの一部分にわたって開放して維持する、往復ピストン型コンプレッサを無段階式に圧送量コントロールするための方法に関する。
【０００２】
　さらに本発明は、無段階式の圧送量コントロールを備えた往復ピストン型コンプレッサであって、コンプレッサの少なくとも１つの自動の吸込み弁に配置されたリフトグリッパが設けられており、該リフトグリッパが、切替え可能な制御弁を介してガス圧で負荷可能なリフトピストンを用いて、吸込み弁の少なくとも１つのシールエレメントを、これにより制御可能な、コンプレッサの作業サイクルの一部にわたって開放して維持する形式のものに関する。
【背景技術】
【０００３】
　上記のような形式の、逆流コントロールとしても知られている無段階式の圧送量コントロールを備えたコンプレッサは公知である。これに関しては例えば米国特許第２２９６３０４号明細書、米国特許第２６２６１００号明細書、または米国特許第５３７８１１７号明細書を参照されたい。上記の形式の公知の全ての方法もしくは装置の場合、吸込み弁のシールエレメントに影響を及ぼすリフトグリッパの当接力は、ガス圧で負荷されるリフトシリンダもしくはその中でリフトピストンに作用する圧力を介して提供もしくは調節される。この圧力は従来、実質的に常に一定であって、圧力コントローラを介してかパルス式切替え制御弁を介しても調節される。
【０００４】
　この種の圧送量コントロールは、吸込み弁の、リフトグリッパによって開放されて維持されたシールエレメントに圧縮サイクル中に作用している流動力（以下逆流力と呼ぶ）が、圧縮サイクル中のクランク角の進行と共にまず上昇して、ピストン速度に応じた最大値を経過して、圧縮サイクルの終期にピストンの上死点に達するとほぼゼロになるという事情を活用している。それゆえ、リフトグリッパにリフトピストンを介して作用するリフティング力もしくは持ち上げ力を、リフトシリンダ内のガス圧を前もって設定することによって調節することで、逆流力（シールエレメントの起こり得るばね弾性作用も含めて）がリフティング力を凌駕するクランク角が確定され、これによって、開いて維持されたシールエレメントとリフトグリッパとから成る装置が吸込み弁の閉弁方向で加速される。このようにして、吸込み弁の閉弁のクランク角が無段階に、下死点と、逆流力の最大値に相当するクランク角（ひいてはコンプレッサの相応の圧送量）との間で調整される。
【０００５】
　上記の方法もしくはこれに対応する公知の装置の欠点はまさに、逆流力が最大値を示した後の閉鎖クランク角が必然的に実現不可能であることにあって、それにより、最大圧送量の約４０〜１００％の間にある限定的なコントロール範囲が実現されているにすぎない。しかしながら、特に例えばＰＥＴボトル生産時には、１０〜１００％という強く変動する所要空気量に応えかつ同時に極めてコンスタントな到達圧力を遵守しなければならない多数のエアコンプレッサが使用されている。
【０００６】
　別の欠点は、所定の圧送量を調節するために必要であって、圧送量に直接的に影響を及ぼす、リフトシリンダ内のガス圧が、ガス密度、使用圧力、コンプレッサの回転数等々の多数のパラメータに依存していることである。このことは複雑でミスの起こり得る付加的なコントロール方法もしくはコントロール機構を必要とする。
【０００７】
　コンプレッサの体積流量コントロールのための別の公知の方法は、コンプレッサの間欠的な運転（Ｏｎ／Ｏｆｆコントロール）であって、この場合、吸込み弁はグリッパ操作により交互に開弁して維持され、または自動的な開弁および閉弁のために開放される。グリッパ操作によるコントロールは確かに原理的には１０〜１００％の間の平均的な圧送量を調節するために使用されることができるが、幾つかの別の欠点を結果として伴う。すなわち、コンプレッサは交互に全負荷運転またはアイドリング運転で作動する。アイドル運転時に、一般にコンプレッサの駆動のために用いられる三相交流モータの、不利な効率と強い位相シフトとは、高いエネルギ消費もしくは無効電流量へとつながる。同時に、ロッドパッキン（Ｓｔａｎｇｅｎｐａｃｋｕｎｇ）のシールエレメントはアイドリング中に漏れガスに曝されず、それにより冷却されない、もしくは開いて保たれた吸込み弁において現れる通気損失（Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｓｖｅｒｌｕｓｔ）により発生する熱が圧送媒体により導出されない。これにより発生する温度上昇、および温度変化に基づくシールエレメントの変形はリングコンポーネントおよびパッキンコンポーネントの摩耗を促す。
【０００８】
　リングおよびパッキンにおける問題の他に、この形式のコントロールは弁の損傷の原因でもある。グリッパを従来慣用のダイヤフラムシリンダまたはシリンダを介して閉鎖位置に動かしたり引き戻したりすることは、大きな容積、高いムダ容積、僅かな供給管路横断面積、高い管路長さ、僅かな切替え横断面積、および制御弁の大きな切替え時間に基づいて、複数の圧縮サイクル内においてのみ可能である。これにより、吸込み弁のシールエレメント、一般には弁プレートは当接運動もしくは復帰運動の間に再三グリッパ歯に当接させられる。このことは、弁プレートの破損を早めるかまたは惹起することある。
【０００９】
　従来慣用のＯＮ／ＯＦＦコントロールを備えたコンプレッサの圧力容器内のコンスタントな圧力は蓄え器容積に依存しており、アイドリングと全負荷との間の頻繁な切替え（毎分複数回）を介してのみ実現される。ピストンシリンダおよびダイヤフラムシリンダのコンポーネントは一般に頻繁な切替えには適しておらず、高められた摩耗を受ける。
【００１０】
　上記の欠点を避けるために知られている方法および装置の場合、圧縮したいガスの逆流力に抗してリフトグリッパに作用するリフティング力がハイドロリック式に提供され、所定のクランク角で急激に減じられて、これによって、吸込み弁のより確実で迅速な閉弁が導入される。例えばオーストリア国特許第４０３８３５号明細書から公知のこの種の装置はこのために、使用される操作流体の低い圧縮性に基づいて極めて良好に適したシステムを使用しているが、このシステムは、比較的に複雑な構造を有しており、しかも付加的なユニットにより提供されなければならない、付加的なハイドロリック式の補助エネルギを必要とするという欠点を有している。
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第２２９６３０４号明細書
【特許文献２】アメリカ合衆国特許第２６２６１００号明細書
【特許文献３】アメリカ合衆国特許第５３７８１１７号明細書
【特許文献４】オーストリア国特許第４０３８３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
　したがって本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、ガス圧を用いて操作される簡単な逆流コントロールの方法を改良して、上記欠点が生じることがなくて、特にコントロール範囲の上記制限と、必要な持ち上げガス圧における変動のネガティブな影響とが簡単な形式で回避され得る方法を提供することである。
【００１２】
　さらに本発明の課題は、このような方法を実施する有利な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
　この課題を解決するために本発明の方法では、冒頭で述べたような方法において、リフトピストンを負荷するガス圧が、制御弁を閉じている時間の間は常に、最大で可能な逆流力を克服するために必要なガス圧を上回っているようにし、かつ迅速に切り替えることができるように構成された制御弁を介して、作業サイクルの任意の期間で、リフトシリンダの制御可能な部分ガス抜きを吸込み弁の閉弁までに実施するようにした。
【００１４】
　さらに上記課題を解決するために本発明の構成では、冒頭で述べた形式の装置において、（ａ）リフトシリンダの行程容積と、制御弁とリフトピストンとの間の透き間容積（ムダ容積）とから成る、ガス抜きしたい容積、（ｂ）制御弁の開放横断面積、および（ｃ）リフトグリッパを操作するために使用されるガスに関連して生ぜしめられる、ガス抜きしたい全容積の理論的なガス抜き時間が、コンプレッサの作業サイクルの持続時間の二倍に最大でほぼ等しいか、またはそれよりも小さいようにした。
【発明の効果】
【００１５】
　この手段により、一方では、当初開弁して維持された吸込み弁の閉鎖クランク角の位置は、コンプレッサの作業サイクル内でほぼ完全に自由に選択可能であって、逆流力が最大値を示した後の閉鎖クランク角も問題なく実現され得る。これにより、実質的に最大圧送量の０〜１００％の、圧送量コントロールのためのコントロール範囲が可能である。他方で、リフトピストンを負荷するガス圧はもはや直接的には閉鎖クランク角に影響を及ぼさない。この圧力がすべての運転条件もしくは当該のパラメータに関して、最大で起こり得る逆流力を克服するために必要なガス圧を凌駕してさえいれば、挙げたパラメータの変動が圧送量コントロールに本質的な影響を及ぼすこともあり得ない。迅速に切り替わる制御弁は作業サイクルのいずれの期間においても所定のクランク角でリフトシリンダの部分ガス抜きを導入し、これにより、リフトシリンダ内のガス圧は低下する。このガス圧もしくはそれに由来するリフティング力もしくは持ち上げ力が、逆流力およびシールエレメントの場合によっては起こり得るばね弾性作用とのバランスをとれる限界を超えて低下するやいなや、それまで開いて維持されていた吸込み弁は閉弁し、これにより、コンプレッサの通常の圧縮もしくは圧送が相応に減じられた圧送量でもって開始する。それまで開いて維持されていた吸込み弁がこのようにして閉弁するとすぐに、吸込み弁は、コンプレッサシリンダの作業室内に形成される圧力により、閉じて保たれ、次の吸込みサイクルの開始時に初めて再度開弁する。リフトシリンダは、説明した部分ガス抜きを誘発する制御弁の閉弁により、コンプレッサの次の作業サイクル前に再び、最大で起こり得る逆流力を克服するために必要なガス圧で負荷されるので、吸込み弁のシールエレメントの確実な開弁維持が次のガス抜きまで制御弁によって保証されている。
【００１６】
　リフトピストンのガス状の負荷媒体が相対的に高い圧縮性を有した後に、作業サイクルの各期間に吸込み弁の閉弁へと導く、リフトシリンダの部分ガス抜きを可能にするもしくはこれを保証するためには、必然的に所定の条件が遵守されなければならない。その際、本発明による方法および装置の有利な構成に従って、（ａ）リフトシリンダの行程容積と、制御弁とリフトピストンとの間の透き間容積（ムダ容積）とから成る、ガス抜きしたい容積に関連して、（ｂ）制御弁の開放横断面積に関連して、かつ（ｃ）リフトグリッパを操作するために使用されるガスに関連して生ぜしめられる、ガス抜きしたい全容積の理論的なガス抜き時間が、コンプレッサの作業サイクルの持続時間の二倍に最大でほぼ等しいか、またはそれよりも小さいと、これらの条件が極めて有利な形で遵守され得ることが判っている。これにより、圧送量コントロールの、十分に正確なコントロール精度が実質的に最大圧送量の少なくともほぼ０〜１００％の全範囲にわたって与えられていることが判明している。それというのは、このことによって、吸込み弁の実際の閉弁までに必要な、リフトシリンダの部分ガス抜きが依然としてコンプレッサの作業サイクルの一部分の内に行われるからである。その際に、このガス抜き時間をさらに短縮することは、ガス抜きしたい、リフトピストンを負荷しているガス圧が、最大で可能な逆流力を克服するのに必要なガス圧を遙かに凌駕している場合に、利点をもたらす。しかしこのことはそれ自体必ずしも必要なことではない。可能なコントロール範囲に本質的にネガティブな影響を及ぼすことなく上記のガス抜き時間を延長することは、リフトピストンを負荷するガス圧を、最大で可能な逆流力を克服するのに必要なガス圧を辛うじて凌駕する値にまで低下させることを必要とする。しかしながら、そのようにすることは再び、このガス圧に影響を及ぼす外的なパラメータと、それにより惹起されるコントロールの不確実性とを伴う問題を誘起する。
【００１７】
　ガス抜き時間を作業サイクルの持続時間の約３倍よりも大きくした場合、システムのコントロール挙動が実質的に、リフトシリンダにかかっている平均的な圧力によってのみ決定されていることが判っている。これにより、この作動形式は、例えば冒頭で述べた公知のニューマチック式の逆流コントロール（上記欠点を伴う）に相当する。上記のガス抜き時間の大きさをコンプレッサの作業サイクルの持続時間の２倍〜３倍の間にした場合、複雑なコントロール挙動が生ぜしめられ、この複雑なコントロール挙動は、制御弁の切替え時点にも、リフトシリンダを負荷するためのガス圧にも依存している。したがって、本発明による方法の、獲得したいコントロール挙動に関して、ガス抜きしたい全容積の、上記のようにして生ぜしめられる理論的なガス抜き時間が、コンプレッサの作業サイクルの持続時間の二倍に等しいかそれよりも小さい場合に極めて有利である。理論的なガス抜き時間Ｔ、ガス抜きしたい容積Ｖ、制御弁の開放横断面積ｆ、リフトピストンを負荷するガスの音速ｃは以下のような関係にある。
【００１８】
【数１】
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ただし、Ｋ（ｋａｐｐａ）：負荷するガスの等エントロピー指数に依存した定数。空気の場合、Ｋ（ｋａｐｐａ）＝０．１５５（ｋａｐｐａ＝１．４）。
備考：初期圧力の５％のガス抜きの場合、Ｋ（１．４）＝０．１５５（全吹出しプロセスにわたる臨界圧力比を前提とする）。
【００１９】
　十分に迅速に切り替わる制御弁が小さな開放横断面積（ｆ）でのみ安価に実現されるからには、本発明によるコンプレッサの別の有利な構成により、制御弁とリフトピストンとの間の透き間容積が、リフトシリンダの行程容積の２倍に最大でほぼ等しいか、またはそれよりも小さいと、極めて有利である。
【００２０】
　本発明によるコンプレッサの別の有利な構成では、リフトグリッパの案内部および／または制御弁がリフトシリンダおよびリフトピストンと共に、１つの構造上のユニットを形成しているようになっており、このことは極めて簡単かつコンパクトに、上記の形式の最小の透き間容積を備えた構成を可能にする。
　制御弁は本発明の別の有利な構成では、電磁的に操作可能な３ポート２位置切替え弁として構成されており、かつ有利には、通電されていない状態で、リフトシリンダをガス圧で負荷するように接続されている。弁のための制御電子機器の故障時にはこうして、コンプレッサは、開いて保たれた吸込み弁と共に作動する。これにより、リフトシリンダを負荷しているガス圧を下げることにより、リフトグリッパは引き戻され、ひいてはコンプレッサが全負荷に移行させられることができる。これにより無段階式のコントロールを有していない非常運転も可能である。
【００２１】
　ところで本発明の構成では、リフトシリンダが直接に制御弁およびリフトグリッパの組合せに統合されているもしくは一緒に形作られていることができる。制御弁はリフトシリンダの直接的な近傍で吸込み弁もしくはグリッパ案内部の中に位置決めされており、３ポート２位置切替え弁を形成している。弁は選択的にガス供給部もしくは吹出し管路をリフトシリンダに接続する。極めて短い切替え時間および高い切替え速度により、切替えプロセス中にガス供給部と吹出し管路との間の開いた接続部を通して、特筆すべき程のガス損失が発生することはない。（これにより、この構成は３ポート３位置切替え弁に相当し、この場合、中間の切替え位置は非常に迅速に通過されて、直接的に起動制御されることはできない。）迅速に切り替わる電磁弁と組合わさって、例えばリフトシリンダと制御弁との間の短い管路長さに基づいて極めて僅かなムダ容積を有した構成により、各作業サイクルにおけるリフトグリッパの極めて迅速な応動および当接運動を実現することができる。
【００２２】
　本発明の特に有利な別の構成により、制御弁が入口側で、適当な圧力下にあるプロセスガスにより負荷されており、そのために、有利には制御弁が、コンプレッサの作業室に逆止弁を介して連通した蓄え器容積に接続されているようになっている。これにより、リフトシリンダを負荷するための別個のガスを外部から供給することを省略することができる。ただし、このことは、コンプレッサの作業室から蓄え器容積を介して制御弁への付加的な接続管路を必要とする。
【００２３】
　リフトピストンは本発明の別の構成では、その終端位置の領域で、リフトシリンダに対する、負荷するガスの流入および／または流出を部分的に遮断する。これにより簡単にリフトピストンのためのニューマチック式の終端位置減衰が実現されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
　以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【００２５】
　図１〜図６に示したすべての実施形態において、コンプレッサの吸込み弁１にリフトグリッパ２が配置されており、リフトグリッパ２は、切替え可能な制御弁３を介してガス圧により負荷されることができるリフトピストン４によって、吸込み弁１の少なくとも１つのシールエレメント５を、それにより制御可能な、コンプレッサの作業サイクルの一部分にわたって開放して維持する。リフトピストン４はここでは定置にあって吸込み弁１の中央に固定されており、それにより、その外周でもって直接的に軸方向で、リフトグリッパ２もしくは該リフトグリッパ２の、それと共に軸方向で可動なリフトシリンダ６を形成するスリーブ状の上側部分のためのガイド部を形成している。リフトグリッパ２は図１に示した位置ではコイルばね７により上側の終端位置に押圧されており、この終端位置で、リフトピストン４はリフトシリンダ６の端面に当接し、グリッパ歯８がシールエレメント５から離間させられている。これによって、吸込みサイクル時にシールエレメント５が弁ばね９に抗して自動的に離間しない限りにおいて、シールエレメント５は弁ばね９の負荷下で弁座１０に当接している。
【００２６】
　リフトピストン４の領域で中央の孔１１内に制御弁３が装入されており、この制御弁３は主として座体１２と、切替えエレメント１３と、概略的に示したにすぎない電磁石１４とから成っている。電磁石１４には、図面で見て上側に、螺設されたコンタクト１５が設けられており、コンタクト１５は断ち接ぎ可能な電流供給のために働き、ハウジング１６から上方に突出している。それより先の接続ラインもしくはそれに属する起動制御電気システムはここでは図示されていない。
【００２７】
　定置性のリフトピストン４の上面に螺入されていて、かつ同時に電磁石１４もしくは制御弁３全体をリフトピストン４内に固定する働きもしているハウジング１６は、ハウジング壁１７の外側に、リフトシリンダ６に制御弁３を介して供給したい圧力下にあるガス（有利には直接的にプロセスガス）のための接続開口１８を有しており、このガスは、電磁石１４に設けられた中央の孔１９と、ばね２０を切替えエレメント１３の上面に収容している空間とを介して制御弁３へと到達する。
【００２８】
　図１の場合、制御弁３の座体１２の、図面で見て上側の弁座は、接続された電磁石１４の作用の下で上方に引き寄せられた切替えエレメント１３により封止されており、対応する下側の座は開弁されている。これにより、接続開口１８からリフトシリンダ６への操作ガスの供給は遮断されている。これにより、定置のリフトピストン４内に設けられた孔２１もしくは制御弁３の座体１２内に対応配置された孔２２を介して、リフトシリンダ６の内室は、中央の孔２３および半径方向孔２４の方向にガス抜きされている。この関連において、切替えエレメント１３もしくはその下側のガイドピンのためのガイドディスク２５が、ガス抜きしたいガスのための適当な貫通開口を有している点にも着目すべきである。
【００２９】
　リフトグリッパ２をシールエレメント５に当て付けるために、もしくはリフトグリッパ２を図２に示した位置へと移動させるためには、電磁石１４への電流供給が中断され、このことによって、切替えエレメント１３がばね２０の作用下で下方に押圧され、それにより図面（図２参照）で見て上側の、座体１２に設けられた座を開放し、かつ下側の座を閉鎖する。これにより、座体１２の孔２２と、これに接続している、リフトピストン４の孔２１とを介して、圧力がリフトシリンダ６内に形成されることができ、この圧力はその後でリフトシリンダ６をリフトグリッパ２と一緒に、コイルばね７の作用に抗して下方に押圧し、ひいては吸込み弁１のシールエレメント５を弁受け２６に当接させた状態で開放維持する。
【００３０】
　接続開口１８を介して供給される操作ガスの、リフトピストン４もしくはリフトシリンダ６を負荷する圧力は常に、シールエレメント５に作用する最大で可能な逆流力を克服するのに必要な圧力を凌駕しているので、吸込み弁１のシールエレメント５をコンプレッサの作業サイクル全体にわたって確実に開放維持することが可能である。制御弁３はその設計、操作および起動制御に基づいて迅速に切り替えることができて、それにより、作業サイクルの各期間中に、所定のクランク角度で吸込み弁を望み通りに閉弁するまで、リフトシリンダ６を制御可能に部分ガス抜きすることを可能にしている。ここで重要なのは冒頭で既に詳細に説明した関係に基づいて、ガス抜きしたい容積と、制御弁３の開放横断面積と、リフトグリッパ２の操作のために使用されるガスとに関連して生ぜしめられる、ガス抜きしたい全容積の理論的なガス抜き時間が、コンプレッサの作業サイクルの持続時間の二倍に最大でほぼ等しいか、またはこれより小さいことであって、これにより、当初開放して維持された制御弁の周期的な閉弁を実際に、操作ガスの無視できない圧縮性にも関わらず実施することができる。この際に、ガス抜きしたい容積は、リフトシリンダ６内の実際の作業容積と、実質的に孔２１，２２の容積により決定される、ムダ容積とも呼ばれる透き間容積とから成っており、それゆえ、この透き間容積は可能な限り小さく保たれているべきである。
【００３１】
　図１および図２に示した実施形態の場合、制御弁３は通電されていない状態（図２参照）ではリフトシリンダ６の内室をガス圧で負荷して、それにより吸込み弁１を開弁して維持する。これに対して、図３および図４に示した、その他の点では比較可能なもしくはほぼ同一の構成の場合、制御弁３は、座体１２および切替えエレメント１３を異なる形で形成したことに基づいて、図３に示してあるように電磁石１４が電流負荷された状態で、リフトシリンダ６にリフティング圧力もしくは持上げ圧力を供給するようになっている。その際に、座体１２における上側の弁座が開かれていて、これにより、接続開口１８を介したリフトシリンダ６の内室への圧力下にある操作ガスの供給管路が開放されており、下側の弁座（ガス抜きの方向）は閉じられている。コンタクト１５を介した電磁石１４への電流供給を遮断すると、切替えエレメント１３はばね２０の作用下で、図４に拡大して示した下側の切替え位置へと移行する。この下側の切替え位置では上側の弁座は閉鎖されており、下側の弁座はガス抜きの方向で開放されている。これにより、リフトグリッパ２はコイルばね７の作用下で引き戻されて、制御弁１のシールエレメント５を、そこに作用する流動力もしくは図１に見える弁ばね９に応じて閉鎖することができる。
【００３２】
　図１から図４に示した構成の場合、リフトグリッパ２を操作するために使用されるガスは接続開口１８を介して別個に供給され、これにより、それ自体としては任意の圧力源を起源とすることができる。これに対して、図５に示した構成の場合、この目的のために接続管路２７が吸込み弁１の中心ねじに、もしくは本例ではこれに一体的な、上側の領域でやはり定置のリフトピストン４へと移行する中央部分に設けられている。接続孔２７の、コンプレッサの作業室（図示せず）に面した側に、逆止弁２８が設けられており、逆止弁２８は、接続管路２７の、逆止弁より上方に位置する側で常に十分な圧力を保証し、適当な圧力下にある操作ガスの貯蔵量を増すために、付加的に別個の蓄え器容積（図示せず）が設けられていてもよい。このように操作ガスを提供する方法が異なっている点を除いて、図５に示した構成は実質的に、図１および図２に見て取れる構成に相当する。同じ部材には同じ符号を付与してあり、機能の説明に関しては、上記の記載を参照されたい。
【００３３】
　図６に示した構成の場合、リフトシリンダ６はリフトピストン４と一緒に、ここではもはやリフトグリッパ２もしくはその中央のガイドスリーブ２９とではなく、電磁式の操作装置を備えた制御弁３とだけ組み合わされている。それらにより形成された全ての操作ユニットは別個にコンプレッサのハウジング壁１７に載設されており、リフトピストン４のピストンロッド３０を介して、リフトグリッパ２に設けられた押圧プレート３１と作用結合しており、この押圧プレート３１は他方の面から、図１〜図５に示したコイルばね７に相当するばね３２により負荷されている。図１〜図５との関連で、その他の同一の、もしくは少なくとも機能の点で同一の働きをする構成部分にはやはり同一の符号を付与してある。図６に示した装置の機能の説明に関しては、図１および図２に示した作用的には事実上同一の構成についての上記説明を参照されたい。
【００３４】
　図６に示した構成においてもやはり重要なことは、制御弁３とリフトピストン４との間の透き間容積もしくはムダ容積を、コンプレッサの各作業サイクル中に、当初開かれて維持された吸込み弁１の閉弁までにリフトシリンダ６の作業容積を透き間容積も含めて十分に迅速に部分ガス抜きできるようにするために、できる限り小さく保つことである。
【００３５】
　以下に図７および図８の表を参照しながら、往復ピストン型コンプレッサの圧送量を無段式にコントロールする本発明による方法の機能についてさらに詳説する。
【００３６】
　図７には、本発明によりガス抜き時間（Ｔ：〜０．４×サイクル時間）が小さく設定された場合の、コンプレッサの一作業周期中における、制御弁１２の様々な切替え時点３５，４６，４２，４４に関するリフトシリンダ６内の制御圧の経過（実線）およびグリッパ運動の経過（破線）が示されている。
【００３７】
　図１に示した制御弁３の磁石１４は最初に時点３３もしくはクランク角３３まで電流で負荷されている。それにより、リフトシリンダ６はガス抜きされていて、リフトグリッパは閉鎖ばね７により復帰位置に保持される。制御弁１２の磁石への通電が止められて、制御弁３が圧力供給部（接続開口１８）とリフトシリンダ６との間の接続管路を開放するやいなや、リフトシリンダ６内の圧力が上昇する。（３４において）押圧力が、ばね７に基づく復帰力もしくは戻し力を上回ると、リフトグリッパ２の運動が開始する。リフトグリッパ２の当接運動中に、リフトシリンダ６内に含まれるガスが膨張して、これにより、リフトシリンダ６内の圧力は当初降下する。それというのは、制御弁３の、限られた開口横断面積によって十分なガスが後流入できないからである。グリッパ２がその終端位置に到達する（点３５）やいなや、リフトシリンダ６内の圧力は再び流入圧の値に上昇する。
【００３８】
　制御弁３の電磁石１４が点３５において再度電流により負荷されると、リフトシリンダ６内に閉じ込められていたガスは逃げて、制御圧力が低下する。これにより、グリッパ２に作用するプレス力は低下し、点３８において、弁ばね９によりシールエレメント５に及ぼされる閉鎖力とばね７の戻し力とから成る、吸込み弁１の閉鎖方向で働く全力を下回る。グリッパ２の速度は当初増大するが、このことは、点３８から運動曲線の経過が急になることからも明らかである。本発明の有利な構成に従って、孔２１の横断面積はリフトシリンダ６がその終端位置に接近するに伴って減少する。そのために、制御圧は最小値を通過した後で再び上昇して、３９において最大値を取る。これによりリフトグリッパ２の運動は制動される。グリッパ２は４０において、図１に示したその終端位置に強く減じられた速度でもって到達する。リフトグリッパ２のここで説明した運動に関して、切替え時点３５は、リフトグリッパ２が１８０゜のクランク角で既に十分に復帰させられていて、シールエレメント５がこの瞬間に弁座１０に到達しているように選択されている。これにより、このクランク角で開始する圧縮期の間にガスが吸込み室内に押し戻されることはない。それゆえ、コンプレッサはフルの搬送量を圧縮する。
【００３９】
　制御弁３の切替え時点が遅くに、例えば点４６において選択されると、リフトグリッパ２の復帰運動４１が遅延する。弁プレートはより遅れた時点で閉鎖され、かつコンプレッサの作業シリンダによって吸い込まれたガスの一部が再び吸込み室内に押し戻され、ひいては搬送量が少なくなる。制御弁３がさらに遅くに、例えば４２において操作されると、搬送量はさらに減少する。それというのは、線４３により示されているようにリフトグリッパ２の復帰運動も遅延するからである。制御弁３の切替え時点を点４４に選択した場合、復帰運動（線４５）は著しく遅らされているので、吸込み弁１の閉鎖時点においてまだ圧縮機の作業室内に閉じ込められているガスの、吐出側に押し出すために必要な圧縮は達成され得ない（搬送量ゼロ）。
【００４０】
　図８には図７と同様の、ただし図７に比べてガス抜き時間Ｔ（Ｔ：〜２×サイクル時間）が明らかに延長された場合の、制御圧力およびリフトグリッパ運動の経過が示されている。制御弁３の電磁石１４を点３３において切り替えた後、制御圧力が緩慢にしか上昇せず、リフトグリッパ２の当接運動が著しく遅延して初めて、明らかに遅い時点（３４）で開始することが判る。切替え点を点４６に選択した場合、制御圧力は短時間で、リフトシリンダ６の操作のために必要な圧力を下回り、ここで再び線４１により示された、リフトグリッパ２の復帰運動が、全く弁プレート（シールエレメント５）とリフトグリッパ２との間の接触に至ることなしに開始する。このような運転形式の場合、吸込み弁１はグリッパ運動とは無関係に作動し、圧縮機はフルの圧送量を搬送する。制御弁３の切替え時点が漸次遅くに選択されると、それに伴い、リフトグリッパ２のストロークは拡大し、弁プレートの閉鎖は遅延され、ひいては圧縮機の搬送量が減じられる。切替え点を点４４に選択した場合、線４５により示された復帰運動が生ぜしめられる。この復帰運動は３６０゜のクランク角で終了し、コンプレッサのゼロ圧送に相当する。さらに切替え点を例えば点４７（線４８）に遅延すると、グリッパの、出発位置への適時的な回帰を妨げてしまう。
【００４１】
　図８から、最大でリフトシリンダ６内に生じる制御圧力（点４９）が、リフトグリッパ２の操作のために必要な圧力（点４４）よりも僅かに高いに過ぎないことが判る。このことは、圧力上昇および圧力降下の、小さな時間的な勾配により生ぜしめられる。勾配は、上の記載で説明した理論的なガス抜き時間Ｔにより特徴付けられる。この図に基づくパラメータ選択の場合、ガス抜き時間は、最大の、本発明によりまだ許容し得る値に選択されている。圧縮機の全負荷運転に相当する、吸込み弁に影響を及ぼすための最も早い切替えと、アイドリングに相当する、リフトグリッパ２の適時的な回帰のための最も遅い切替えとの間のタイムスロット（Ｚｅｉｔｆｅｎｓｔｅｒ）は、図７を図８と比較することから推定されるように、ガス抜き時間Ｔの増大に伴って、ますます小さくなり、ひいては確実なコントロールにとっては不都合になる。
【００４２】
　ガス抜き時間Ｔを例えば作業サイクル持続時間の約３倍に選択した場合、これに相当する勾配は極めてフラットであるので、リフトグリッパ２の運動はもはや制御弁３の切替えには追従しない。この場合、リフトグリッパ２の運動は実質的に、作業シリンダ６内に生じる平均的な圧力および弁プレートに作用する流動力のバランスによってのみ影響を及ぼされる。両者の大きさは多数のパラメータに依存している。その際、コントロールは、冒頭で述べたような、ニューマチック式の逆流コントロールの公知の原理に基づいて、これに由来する全ての欠点を伴って働く。
【００４３】
　図９には概略的に、本発明による無段階式の圧送量コントロールを行える、本発明による往復ピストン型コンプレッサが示されている。シリンダ５０内で往復運動を行うピストン５１は、導き出されたピストンロッド５２と自在継手５３とを介してコネクチングロッド５４によって操作されており、このコネクチングロッド５４はクランクシャフト５５により、ここには図示していない通常は電気的な駆動モータを用いて駆動される。符号５６は、一緒に回転するようにクランクシャフトに固定されたはずみ車もしくはフライホイールを指している。図面で見てシリンダ５０の上側に、両方の作業容積内に吸込み弁１が配置されており、両吸込み弁は、例えば図１〜図４に示したような形で形成されており、説明したような形式で無段階式の圧送量コントロールを可能にする。図面で見てシリンダ５０の下側に、対応する吐出し弁５７が単に暗示的に示されている。吐出し弁５７は一般に、それぞれのコントロール可能性を有していないだけで、あとは吸込み弁と同様に構成されている。吸込み集合管路には符号５８が、吐出し集合管路には符号５９が付与されている。
【００４４】
　シリンダ５０の上側で、接続開口１８（図１および図３参照）に圧力管路６０が接続されており、圧力管路６０はリフトピストン４もしくはリフトシリンダ６（図１〜図３参照）のための操作圧力を圧力源６１から供給する。制御弁３（図１〜図３および対応する説明を参照のこと）の電磁石１４の電気的な起動制御は制御ライン６２を介して制御ユニット６３により実施される。
【００４５】
　図示のコンプレッサの作動形式もしくは該コンプレッサのここで関連のある無段階式の圧送量コントロールの詳細な説明に関しては、繰り返しを避けるために、図１〜図９に対応する上記の構成を参照すべきであることを言明しておく。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明により形成された往復ピストン型コンプレッサの吸込み弁の軸方向断面図である。
【００４７】
【図２】吸込み弁のシールエレメントがリフトグリッパによって開いて維持された状態にある、図１に対応した断面図である。
【００４８】
【図３】本発明による別の実施例の、実質的に図１に相当する断面図である。
【００４９】
【図４】制御弁が図３とは異なる切替え位置にある、図３にＩＶで示した箇所の詳細図である。
【００５０】
【図５】本発明による別の実施例の、やはり実質的に図１に相当する断面図である。
【００５１】
【図６】本発明による別の実施例の、やはり実質的に図１に相当する断面図である。
【００５２】
【図７】制御弁の種々異なる制御角［゜ＫＷ（クランク角）］に関する、リフトシリンダ内のガス圧と、リフトピストンもしくはリフトグリッパの運動との関係を示す表である。
【００５３】
【図８】図７とは透き間容積の大きさもしくは理論的なガス抜き時間が異なっている場合における、制御弁の種々異なる制御角［゜ＫＷ（クランク角）］に関する、リフトシリンダ内のガス圧と、リフトピストンもしくはリフトグリッパの運動との関係を示す表である。
【００５４】
【図９】本発明により形成された往復ピストン型コンプレッサの部分的に概略的な断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
　１　吸込み弁、　２　リフトグリッパ、　３　制御弁、　４　リフトピストン、　５　シールエレメント、　６　リフトシリンダ、　７　コイルばね、　８　グリッパ歯、　９　弁ばね、　１０　弁座、　１１　孔、　１２　座体、　１３　切替えエレメント、　１４　電磁石、　１５　コンタクト、　１６　ハウジング、　１７　ハウジング壁、　１８　接続開口、　１９　孔、　２０　ばね、　２１　孔、　２２　孔、　２３　孔、　２４　半径方向孔、　２５　ガイドディスク、　２６　弁受け、　２７　接続管路、　２８　逆止弁、　２９　ガイドスリーブ、　３０　ピストンロッド、　３１　押圧プレート、　３２　ばね、　３３　時点、　３４　時点、　３５　時点、　３７　時点、　３８　時点、　３９　時点、　４０　時点、　４１　復帰運動、　４２　時点、　４３　復帰運動、　４４　時点、　４５　復帰運動、　４６　時点、　４７　時点、　４８　復帰運動、　４９　点、　５０　シリンダ、　５１　ピストン、　５２　ピストンロッド、　５３　自在継手、　５４　コネクチングロッド、　５５　クランクシャフト、　５６　はずみ車、　５７　吐出し弁、　５８　吸込み集合管路、　５９　吐出し集合管路、　６０　圧力管路、　６１　圧力源、　６２　制御ライン、　６３　制御ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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