CN101155990A - 容量控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明的容量控制阀，包括：阀本体(2A)具有的第一阀室；与第一阀室连通、使输出压力(Pd)的流体流入的第一流体通路；在第一阀室与第一流体通路之间的阀口周围具有的阀座；与第一阀室连通、使输出压力(Pd)的流体流出的第二流体通路；通过引导孔与第一阀室连通的第二阀室；与第二阀室连通、可使吸入压力(Ps)的流体流入或流出的第三流体通路；具有配置在第一阀室内与阀座分离、接合而使输出压力(Pd)的流体流入的阀部并具有可自由移动地与引导孔嵌合的轴部的阀体；以及具有与阀体的连接面连结的螺线管杆并根据电流的大小使螺线管杆移动的螺线管，阀部与阀座的接合面内的输出压力(Pd)的受压面积(B)大于轴部的受压面积(A)。

Description

容量控制阀
技术领域
本发明涉及一种容量控制阀。尤其涉及可防止阀体在开阀时因阀口中流动的工作流体的压力而产生晃动的容量控制阀。
背景技术
作为本发明的相关技术，存在一种变容量压缩机用的容量控制阀。这种容量控制阀是在开阀时根据流经螺线管的电流将阀体打开至相对阀座的正确移动位置同时对工作流体进行控制。但是，会产生该阀体因工作流体的压力而晃动的问题。因此，工作流体的控制不完全，存在变容量压缩机等的动作无法达到设定目标的问题。图4是属于这种技术的容量控制阀的整体剖视图(例如参照下面记载的专利文献1)。该容量控制阀例如对空调机等的工作流体的压力和容量进行控制。在这种空调机等使用了CO2工作流体的制冷剂循环中，通常，使用压力范围与以往的制冷剂相比较是使用十倍以上的压力。因此，会因工作流体而引起各种问题。即，不限定于CO2的工作流体，使用高压工作流体时，与以往的低压工作流体相比，工作流体很难控制，因此会对设备的性能造成影响。
在图4中，符号100是容量控制阀。容量控制阀100包括阀本体101和螺线管部120。螺线管部120与阀本体101结合成一体。当对螺线管部120施加电流时，被轴承123引导的螺线管杆122根据该电流进行动作。此外，在阀本体101上设置有轴向贯通的孔。在该孔内可自由移动地配置有轴112。与轴112相连的阀体102的滑动部可自由移动地与孔嵌合。该滑动部的尺寸为B。所述阀体102的图示上部侧形成为高压用阀体102A，而螺线管部120侧形成为低压用阀体102B。该高压用阀体102A和低压用阀体102B的各直径尺寸为D。在高压用阀体102A和低压用阀体102B的前端的圆锥面上形成有第一阀面102C和第二阀面102D。
在阀本体101上设置有供吸入压力Ps的流体流动的吸入口106，可通过设置在未图示的通路中的吸入用溢流阀和孔口与未图示的控制室(调压室)连通。在其图示上部设置有可与控制室和第二阀室连通的第二控制口105。该第二控制口105供控制压力Pc2的流体流动。另外，在其图示上部设置有可与第一阀室107和控制室连通的第一控制口104。该第一控制口104供控制压力Pc1的流体流动。第二阀室与吸入通路106通过旁通通路连通。在阀本体101上，在与第一阀室107的输出口103连通的边界的第一阀口周围设置有第一阀座，第一阀座与第一阀面102C分离、接合，对输出口103进行开闭。使输出压力Pd的流体从输出口103流入第一阀室107侧。在流通口的第二阀口周围也设置有第二阀座，第二阀座与第二阀面102D分离、接合来进行开闭，使第二阀室与吸入口106连通或遮断。输出口103的直径尺寸A与流通口的直径尺寸C为同一尺寸。
在这样构成的容量控制阀100中，与阀体102的第一阀面102C和第二阀面102D分离、接合的第一阀口和第二阀口的直径尺寸为同一尺寸。因此，控制流体Pc1和控制流体Pc2对阀体102的作用力相互抵消。阀体102仅在吸入压力Ps和输出压力Pd下动作。当输出压力Pd与吸入压力Ps的压力差大于由流经螺线管部120的电流的大小所决定的吸引力时，高压用阀体102A开阀进行容量控制。在这种阀体102的动作中，由于高压用阀体102A的直径尺寸D大于输出口103的直径尺寸A，因此当输出压力Pd与吸入压力Ps的压力差减小时，由压力形成的阀体的保持力也减小，从而容易受到因输出压力Pd的流体的脉动或紊流而产生的负载的影响，会引起阀体102轴向脉动现象的晃动。若阀体102中出现这种晃动现象，则很难进行容量控制。而且，对螺线管部120施加的电流的大小(强度)与阀体102进行开闭的动作速度会不成正比，因此阀体102对输出压力Pd的流体的容量控制可能会变差。
专利文献1：日本专利特开2003-328936号公报(图2及图3)
发明的公开
发明所要解决的技术问题
鉴于上述问题，本发明所要解决的技术问题是，在阀体受到输出压力作用而开阀时防止阀体产生晃动，并使输出压力的容量控制精确。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明是为了解决如上所述的技术问题而研发的，其技术方案如下构成。
本发明的容量控制阀，通过调节输出压力流体的流动来对控制室的压力或容量进行控制，包括：阀本体具有的阀室；与阀室连通、使输出压力的流体流入的第一流体通路；在第一阀室与第一流体通路之间的阀口周围具有的阀座；与阀室连通、使输出压力的流体流出的第二流体通路；通过引导孔与阀室连通的第二阀室；与第二阀室连通、可使吸入压力的流体流入流出的第三流体通路；具有配置在第一阀室内与阀座分离、接合而使输出压力的流体流入的阀部并具有可自由移动地与引导孔嵌合的轴部的阀体；以及具有与阀体连结的螺线管杆并根据电流的大小使螺线管杆移动的螺线管，阀部与阀座的接合面内的输出压力的受压面积大于轴部的受压面积。
发明效果
本发明的容量控制阀，包括：与阀室连通、使输出压力的流体流入的第一流体通路；在第一阀室与第一流体通路之间的阀口周围具有的阀座；与阀室连通、使输出压力的流体流出的第二流体通路；以及具有配置在第一阀室内与阀座分离、接合而使输出压力的流体流入的阀部并具有可自由移动地与引导孔嵌合的轴部的阀体，使阀部与阀座的接合面内的输出压力的受压面积大于轴部的受压面积。为此，作用在阀体上的力为F＝Pd×B-Ps×A+Pc(B-A)，始终朝着开阀的方向对阀体产生作用，因而可防止阀体产生晃动现象。而且，由于可加大输出压力的受压面积，它能加大第一流体通路的流量，因此即使是小型的容量控制阀，控制室也能具有优良的控制能力。
附图说明
图1是第1实施例的容量控制阀的整体剖视图。
图2是本发明第2实施例的容量控制阀的整体剖视图。
图3是图1所示的容量控制阀的阀部周围的放大剖视图。
图4是与本发明类似的相关技术的容量控制阀的整体剖视图。
(符号说明)
1容量控制阀
2阀门
2A阀壳(阀本体)
3第一阀室
4第二阀室
5第一流体通路
6第二流体通路
7第三流体通路
8流入空间
9阀座
10引导孔
10A连接面
22阀体
22A外周面
22B阀部
22C阀面
30螺线管
31可动吸引件
32固定吸引件
32A内周面
33线圈部
36套筒
37结合部
38螺线管杆
具体实施方式
下面参照附图对本发明实施形态的容量控制阀进行详细说明。另外，下面说明的各附图是基于设计图的正确的图。
图1是表示本发明第1实施形态的容量控制阀的整体剖视图。图3是表示图1的阀部周围的局部放大剖视图。图1中(并参照图3)，符号1为容量控制阀。容量控制阀1包括阀门2和螺线管30。阀门2设置有形成外形本体的阀壳(也称作阀本体)2A。该阀壳2A在轴心设置有第一阀室3。设置有使输出压力Pd的流体从外部流入该第一阀室3的第一流体通路5。与第一阀室3的第一流体通路5连通的阀口的受压面积(阀面与阀座接合的密封面的受压面积)为B。在设于该第一流体通路5上游(外部)的流入空间8中设置过滤器，可将灰尘等除去。另外，在第一阀室3与第一流体通路5的边界上形成有阀座9。
在第一阀室3上设置有使输出压力Pd的流体向未图示的控制室流入的第二流体通路6。经由该第二流体通路6向控制室流动的流体为控制压力Pc。该第二流体通路6最好从第一阀室3的中心呈放射状地设置有多个。并且，还设置有经由穿过第一阀室3轴心的引导孔10连通的第二阀室4。在第二阀室4上设置有可使吸入压力Ps的流体流入或流出的第三流体通路7。该第三流体通路7最好从第二阀室4的中心呈放射状地设置有多个。该阀壳2A的引导孔10也可作成比轴部的外周面22A的直径尺寸稍大的直径尺寸，在与外周面22A之间设置通路13A，使流体可以通过。因此，在吸入压力Ps与控制压力Pc的压力差下，一方的流体可经由通路13A向另一方流动。流体流动时，呈微小环状的轴部周围的通路13A可使流体在轴部的外周面22A与引导孔10之间均匀地流动，将轴部保持在轴心。
配置在第一阀室3和第二阀室4内的阀体22的轴部的受压面积形成为图中A的截面积，并在轴部的端部设置有直径C的阀部22B。该阀部22B的前端形成为截头圆锥状，形成为与第一阀座9分离、接合的阀面22C。阀体22的与阀部22B相反一侧的端部形成为凹陷的圆锥状，成为连接面10A。该连接面10A的受压面积也是A。经由该阀体22的轴部与引导孔10之间的间隙状通路13A，可使第一阀室3的输出压力Pd的流体流入第二阀室4中。阀体22的轴部被引导孔10引导而移动，同时阀部22B与第一阀座9分离、接合进行阀的开闭。而且，通过开闭阀可使输出压力Pd的流体从第一流体通路5流入第一阀室3。
在螺线管30上设置有结合部37，该结合部37设有可与阀壳2A的端部嵌合的槽状凹部。在该结合部37上固定有壳体35，在内部配置有线圈部33。在线圈部33的内周部，套筒36的一端部嵌合在固定吸引件32与结合部37之间，且另一端与壳体35的内周面结合。另外，设置有可自由移动地嵌合在套筒36的内周面上的可动吸引件31。在该可动吸引件31上结合有螺线管杆38的一端部。螺线管杆38的另一端面与阀体22的连接面10A相连。与可动吸引件31对置的固定吸引件32嵌合在套筒36和结合部37的内部。
固定吸引件32根据流经线圈部33的电流的大小吸引可动吸引件31。该固定吸引件32的内周面32A与螺线管杆38空开间隙地嵌合。使吸入压力Ps的流体流入该固定吸引件32的内周面32A与螺线管杆38之间的间隙中，利用吸入压力Ps使螺线管内不存在由压力引起的不平衡。固定吸引件32的内周面32A的图示上部直径大，配置有弹簧34。利用该弹簧34以弹性状态进行推压，以使可动吸引件31常态时与固定吸引件32分离。可动吸引件31与固定吸引件32一起形成的吸引力和弹簧38的弹力通过对相反的力进行加减，成为推压螺线管38的力F。
具有上述结构的容量控制阀1将阀体22的连接面10A与螺线管杆38的端部在接合状态下连结。并根据流经线圈部33的电流的大小将可动吸引件31吸引在固定吸引件32上。另一方面，可动吸引件31被弹簧34朝着与吸引力相反的方向弹性推压。所述阀体22根据流经线圈部33的电流的大小，在可动吸引件31产生的吸引力和作为反力的弹力的设定力作用下与阀座9分离、接合，对阀口进行开闭。当流经线圈部33的电流变小时，阀体22脱离阀座9而打开阀口。接着，输出压力Pd的流体从第一流体通路5经由第一阀室3流出到第二流体通路6中，成为控制压力Pc的流体。此时，由于轴部的受压面积A比第一阀室3的阀口的受压面积B小，因此由图1或图3可以明确，阀体22以下列(数1)那样的力关系进行动作。
(数1)
F＝Pd×B-Ps×A+Pc(B-A)
其中，F为关闭阀体的力，
Pd为输出压力，
Pc为控制压力，
Ps为吸入压力，
A为轴部的受压面积，
B为阀口的受压面积，
另外，当阀体22开阀时，输出压力Pd大于控制压力Pc及吸入压力Ps。
而且，对于阀体22，来自螺线管30的力F与来自阀口的作用力相互抵消。因此，在阀体22开阀时，可防止因工作流体而使阀体22引起晃动。这是因为若像以往那样将轴部的受压面积A和阀口的受压面积B作成相同面积，则F2＝A(Pd-Ps)，阀体22会因输出压力Pd和吸入压力Ps的压力变动而晃动。该阀口的受压面积B最好是比轴部的受压面积A大1％～20％。该阀口的受压面积B还要考虑到相对轴部受压面积A的输出压力Pd的大小和弹簧34的弹力大小来进行确定。
图2是表示本发明第2实施形态的容量控制阀1的整体剖视图。图2中，与图1的容量控制阀1的不同之处在于，在阀体22轴部的外周面22A上设置有通过切去圆周面的一部分而形成的平面13B。从该外周面22A到平面13B为止的尺寸为A-D。通过设置该平面13B，在平面13B与引导面10之间形成通路13A。而且，将轴部的直径和引导孔10的直径作成具有可滑动的微小尺寸差，利用引导孔13A来保持轴部的轴心。该通路13A通过使第二流体通路6与第三流体通路7连通，能可靠地使流量流通。通过设置该通路13A，轴部22在动作时被引导孔10仅沿轴向引导，可防止径向上的摇动。因此，阀体22的阀面22C能与阀座可靠地关闭。
下面对将该容量控制阀1安装在公知的变容量压缩机上的场合进行说明。由于变容量压缩机为公知设备，因此未图示。第一流体通路5的流入空间8侧与未图示的变容量压缩机的输出室连通。输出室通过输出用簧片阀与缸体内连通。另外，第二流体通路6通过连通路与控制室(调压室)连通。第三流体通路7与吸入室连通。而且，在吸入室中可相对转轴倾斜地安装有斜板。该斜板与可自由往复地嵌合在各缸体内的各活塞连结。利用容量控制阀1对输出压力Pd、吸入压力Ps以及控制(调压室)压力Pc的压力进行调节，使调压室内的压力变化，使斜板的角度变化，从而使活塞往复运动。通过该活塞的往复使缸体内的容积变化。利用该容量变化，变容量压缩机进行最大容量的运转和最小容量的运转。在该变容量运转中，当阀体22出现晃动时，容量控制会变得不精确，但本发明可防止晃动，因此变容量压缩机可进行正确的运转。
下面说明本发明实施形态的发明的结构和作用效果。
本发明第1发明的容量控制阀在阀体的轴部与引导孔之间具有与第一阀室和第二阀室连通的流体通路。
在该第1发明的容量控制阀中，流体利用通路13A可在第一阀室3(第一流体通路5)与第二阀室4(第三流体通路7)之间连通。因此，可消除由作用在阀体22上的控制压力Pc而引起不平衡的力，可仅使来自第一流体通路5的输出压力Pd与来自第三流体通路7的吸入压力Ps的差压作用在阀体22上。另外，吸入压力Ps位于螺线管30的动作部侧，可从螺线管杆38与固定吸引件32的内周面32A之间的间隙向螺线管30的动作部内供给，因此在螺线管杆38动作时，利用吸入压力Ps可防止受到无用的作用力。
在本发明第2发明的容量控制阀中，引导孔与轴部可自由滑动地嵌合并进行引导，且通路由轴部的外周面切去的间隙而形成。
在该第2发明的容量控制阀中，利用切去阀体22的轴部外周面22A而形成的通路13A，除了缺口之外，使轴部与引导孔10在接合状态下滑动，因此可利用引导孔10来引导轴部，防止轴心的摇动。为此，在阀体22动作时，可消除作用在阀体上的导致不平衡的力，且阀部22B与阀座9可正确地分离、接合而开闭阀。因此，可提高容量控制阀1的压力控制及容量控制的精度。
工业上的可利用性
如上所述，本发明的容量控制阀适用于气动机械、压缩机等。尤其对作为防止阀体的晃动从而使容量控制更加精确的容量控制阀是有用的。

Claims (3)

1.一种容量控制阀，通过调节输出压力流体的流动来对控制室的压力或容量进行控制，其特征在于，包括：
阀本体具有的第一阀室；
与所述第一阀室连通、使所述输出压力的流体流入的第一流体通路；
在所述第一阀室与所述第一流体通路之间的阀口周围具有的阀座；
与所述第一阀室连通、使所述输出压力的流体流出的第二流体通路；
通过引导孔与所述第一阀室连通的第二阀室；
与所述第二阀室连通、使吸入压力的流体流入或流出的第三流体通路；
具有配置在所述第一阀室内与所述阀座分离、接合而使所述输出压力的流体流入的阀部并具有可自由移动地与所述引导孔嵌合的轴部的阀体；以及具有与所述阀体连结的螺线管杆并根据被施加的电流的大小使螺线管杆移动的螺线管，
所述阀部与所述阀座的接合面内的所述输出压力的受压面积大于所述轴部的受压面积。
2.如权利要求1所述的容量控制阀，其特征在于，在所述阀体的所述轴部与所述引导孔之间具有与所述第一阀室和所述第二阀室连通的流体通路。
3.如权利要求2所述的容量控制阀，其特征在于，所述轴部的外周面与所述引导孔可自由滑动地嵌合，且所述通路由将所述轴部的外周面切去后形成的间隙形成。
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