CN101365879B - 可变容量型压缩机用控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可变容量型压缩机用控制阀，其能够尽量减小伴随着阀的移动的滑动阻力，能够稳定并准确地调节通气流量，能够保持与螺线管推力相应的适当的吸入压力。导入感压部(40)中的压缩机的排出压力(Pd)对移动部件(50)赋予作用力，并且，螺线管部(36)与该作用力协作而根据输入信号对移动部件(50)赋予作用力，设在移动部件(50)上的阀芯(56)的阀开度根据所述移动部件(50)的位置来设定，从而对连通压缩机的排出压区域和压缩机内室的连通路的通气流量进行调节，压缩机的吸入压力(Ps)被导入控制阀中而对移动部件(50)赋予作用力，并且，导入感压部(40)中的具有排出压力(Pd)的流体和导入控制阀中的具有吸入压力(Ps)的流体之间的连通被隔断。

Description

可变容量型压缩机用控制阀 
技术领域
本发明涉及具有感压部、螺线管部以及由设在移动部件上的阀芯构成的阀部，通过该阀芯的阀开度来调节压缩机内压以改变排出容量的可变容量型压缩机用控制阀。 
背景技术
作为具有与导入感压部的压力对应地对移动部件赋予作用力的感压部并借助所述作用力使所述移动部件移动从而调节阀开度的控制阀，例如公知有在车辆的空调装置的制冷剂压缩中使用的可变容量型压缩机所用的控制阀(参照专利文献1)。该控制阀在感压部中使用波纹管组合体，图5是这种可变容量型压缩机用控制阀的概略剖视图。 
如图5所示，控制阀1由螺线管部2、阀部3和波纹管组合体4构成。螺线管部2配置在圆筒状的阀体5的一端，通过向线圈6供给电流而产生磁力，使可动铁芯7抵抗弹簧8而向配置在左方的固定铁芯9侧移动，对阀杆10赋予与电流值的二次方成比例的大小的作用力。而且，在阀体5上形成有与可变容量型压缩机的排出压力Pd区域连通的阀口11、和与可变容量型压缩机的内室(室压Pc)连通的阀口12，阀部3构成为，能够根据形成在阀杆10的端部的阀芯13相对于阀座14的阀开度，来对排出制冷剂气体向压缩机的内室流动的流量进行调节。 
另一方面，在阀体5的位于螺线管部2的相反侧的另一端部上，在由壳体15和阀体5构成的感压室16中配置有波纹管组合体4，在该感压室16中作用有压缩机的吸入压力Ps。波纹管组合体4具有波纹管19，该波纹管19的两端由保持器17、18保持为伸缩自如，在两个保持器之间安装架设有弹簧20，在保持器18和阀杆10的左端10a之间配置有与这两个部件抵接连接的连接杆21。因此，波纹管19根据导入感压室16 中的吸入压力Ps的变化而伸缩，从而作用在阀杆10上的作用力变化，阀开度位置可变。 
设F1为弹簧20的作用力、F2为弹簧8的作用力、F为螺线管推力、A为波纹管的有效受压面积，则作用在这样构成的控制阀1的开阀时的阀杆10上的力的平衡式Ps＝(F1+F2-F)/A成立。由该式可以看出，如果增大螺线管推力F，则吸入压力Ps在低值平衡，相反，如果减少螺线管推力F，则吸入压力Ps在高值平衡，因此大多用作在空调装置的制冷剂压缩中使用的可变容量型压缩机所用的控制阀。 
专利文献1：日本特开2001-141086号公报(0015～0018段以及图1、图4) 
但是，专利文献1中的控制阀1构成为，吸入压力Ps作用在配置于感压室16中的波纹管19上，另一方面，排出压力Pd从与感压室16邻接的阀体5的阀口11导入，感压室16和阀口11侧的连通由连接杆21基本上隔断了，但并没有完全隔断，制冷剂气体会从连接杆21和阀体5之间的间隙中移动，从而气体从排出压力Pd侧泄漏到吸入压力Ps侧，导致效率恶化。为了避免这种情况，能够在连接杆21上使用环形密封件来隔断感压室16与阀口11侧的连通，但是在移动部件移动时该环形密封件对与移动部件联动的连接杆21的移动施加滑动阻力，无法得到准确的移动部件的开阀位置，难以保持与螺线管推力相应的适当的吸入压力。 
发明内容
本发明就是着眼于这些问题点而完成的，其目的在于提供一种可变容量型压缩机用控制阀，所述可变容量型压缩机用控制阀能够尽可能地减小伴随阀的移动的滑动阻力，能够稳定且准确地调节通气流量，能够保持与螺线管推力相应的适当的吸入压力。 
为了解决上述课题，本发明第一方面所述的可变容量型压缩机用控制阀具有感压部、螺线管部以及由设在移动部件上的阀芯构成的阀部，利用该阀芯的阀开度来调节压缩机内压，以改变排出容量，其特征在于，导入所述感压部中的压缩机的排出压力对所述移动部件赋予作用力，并 且，所述螺线管部与该作用力协作而根据输入信号对移动部件赋予作用力，所述阀芯的阀开度根据所述移动部件的位置来设定，从而对连通压缩机的排出压区域和压缩机内室的连通路的通气流量进行调节，所述压缩机的吸入压力被导入控制阀中而对移动部件赋予作用力，并且，导入所述感压部中的具有所述排出压力的流体和导入所述控制阀中的具有吸入压力的流体这两者的连通通过构成感压部的伸缩部件与所述移动部件的抵接来隔断。 
根据该特征，由于不使用密封部件等，而是通过构成感压部的伸缩部件与移动部件的抵接来隔断导入感压部中的具有压缩机的排出压力的流体和导入控制阀中的具有压缩机的吸入压力的流体之间的连通，因此不存在伴随移动部件的移动的滑动阻力，能够稳定并准确地对经由连通路的通气流量进行调节，并且，相对于控制阀的非控制时的排出压力的增大，能够防止移动部件向阀封闭方向移动。 
本发明第二方面所述的可变容量型压缩机用控制阀形成为，在第一发面所述的可变容量型压缩机用控制阀中，其特征在于，在所述伸缩部件与移动部件的抵接部上形成有密封室，所述压缩机的吸入压力作用于该密封室。 
根据该特征，通过在伸缩部件与移动部件的抵接部上形成作用有所述压缩机的吸入压力的密封室，从而能够以极其简单的控制阀结构确保控制时的密封性和非控制时的阀开放保持性。 
附图说明
图1是本发明的实施例中的可变容量型压缩机的制冷循环的控制流程图。 
图2是图1中使用的控制阀的剖视图。 
图3是感压室的放大剖视图。 
图4是施加在阀杆上的作用力的平衡状态示意图。 
图5是现有的可变容量型压缩机用控制阀的示意剖视图。 
符号说明 
20：可变容量型压缩机；22：蒸发器；24：冷凝器；26：膨胀阀；28：控制阀；30：温度传感器；32：控制器；34：温度设定器；36：螺线管部；38：阀部；40：感压部；42：阀体；44：线圈；46：可动铁芯；48：弹簧；49：固定铁芯；50：阀杆(移动部件)；50a：连通孔；52、54：阀口；56：阀芯；58：阀座；60：壳体；62：感压室；64：波纹管组合体(伸缩部件)；66、68：保持器；70：波纹管；72：弹簧；74：盖体；76：吸入室；77：密封环；78：密封室；Ps：吸入压力；Pd：排出压力；Pc：压缩机的室压。 
最佳实施方式 
下面，对本发明的实施例进行说明。 
实施例 
图1是本发明的实施例中的可变容量型压缩机的制冷循环的控制流程图，图2是图1中使用的可变容量型压缩机用控制阀的剖视图，图3是感压室的放大剖视图，图4是施加在阀杆上的作用力的平衡状态示意图。 
本发明的可变容量型压缩机用控制阀用于对例如车辆空调等车辆用空调装置的制冷剂压缩所使用的可变容量型压缩机进行输出控制，根据图1说明该控制阀的冷却循环的功能。图1所示的冷却循环是下述的公知的循环：其利用可变容量型压缩机20将从蒸发器22吸入的吸入压力为Ps的制冷剂气体压缩至高压的排出压力Pd，利用冷凝器24将该压缩后的制冷剂气体形成为液体制冷剂，然后，利用膨胀阀26一口气地使其气化并将其导入蒸发器22中，利用蒸发潜热对车室内进行制冷然后再次将其吸入到可变容量型压缩机20中，控制阀28构成为根据制冷负载对可变容量型压缩机20的排出容量进行控制。 
而且，如图1所示，在蒸发器22的附近配置有温度传感器30，蒸发器22的温度信息作为输入信号被发送给控制器32。并且，来自指定车室内的温度的温度设定器34的设定信息X和车室内的温度信息Y作为输入信号被输入到该控制器32中，根据这些输入信号计算出最佳值的输出信号Z并将其输出至控制阀28。 
从可变容量型压缩机20排出的排出压力为Pd的制冷剂气体的一部分(排出压区域)通过该控制阀28流向可变容量型压缩机20的内室。对于控制阀28的作用在后面详细叙述，但在控制阀28接收到输出信号Z时，控制阀28的阀开度根据该信号的大小而变化，由该阀开度来调节流向可变容量型压缩机20的内室(曲轴箱室)的制冷剂气体的流量。 
可变容量型压缩机20使用能够根据其内室的压力Pc的大小来改变排出容量的例如可变摆动倾斜板型的压缩机。虽然没有图示，但可变容量型压缩机20的室压经由节流阀等限制器与压缩机的吸入侧连通，以下述方式发挥作用：当控制阀28的阀开度变大、制冷剂气体的流量变大时，与吸入压力Ps大致相等状态的室压Pc增大，斜板立起，压缩机的排出量减少，相反，当控制阀28的阀开度变小时，室压Pc减少，斜板倾斜，压缩机的排出量增加。对于排出量根据该可变容量型压缩机的室压Pc的变化而变动的结构，并不限于如上所述的压缩机的室压经由限制器与压缩机的吸入侧连通的可变容量型压缩机，例如也能够采用日本特开昭63-16177号公报中所述的以往公知的容量可变型压缩机。 
下面，利用图2、图3对控制阀28的具体结构和作用进行说明。控制阀28由螺线管部36、阀部38以及感压部40构成。螺线管部36配置在圆筒状的阀体42的一端，通过将来自控制器32的输出信号Z变换成电流值供给到线圈44从而产生磁力，使可动铁芯46抵抗弹簧48向配置在左方的固定铁芯49侧移动，对阀杆50赋予与电流值的二次方成比例的大小的作用力。 
进而，在阀体42上形成有与可变容量型压缩机20的吸入压力Ps连通的阀口52、和与可变容量型压缩机20的内室(室压Pc)连通的阀口54，阀部38构成为，能够根据阀芯56相对于阀座58的阀开度对排出制冷剂气体向压缩机20的内室流动的流量进行调节，所述阀芯56形成在作为移动部件而发挥作用的阀杆50的端部。 
另一方面，在构成感压部40的位于阀体42的螺线管部36的相反侧的另一端部侧，在由壳体60和阀体42构成的感压室62中配置有波纹管 组合体64(伸缩部件)，在该感压室62中作用有压缩机的排出压力Pd。如图3所示，波纹管组合体64具有两端由保持器66、68保持为伸缩自如的波纹管70，在两个保持器66、68之间安装架设有弹簧72。在阀杆50的左端覆盖有能够弹性变形的盖体74，所述盖体74始终与保持器68抵接。 
并且，由于在该波纹管组合体64的外周部上配置有弹簧72，因此即使波纹管70在伸缩时受到倾斜方向的偏向力，也能够利用弹簧72抑制该偏向力，因此能够以稳定的状态将由排出压力Pd在波纹管组合体64上产生的推力传递至阀杆50。 
被导入感压室62中的具有排出压力Pd的制冷剂气体借助其压力使波纹管组合体64伸缩，从而作用在阀杆50上的作用力变化，阀开度位置可变。进而，根据阀芯56相对于阀座58的阀开度，对经由阀口54流向压缩机20的内室的感压室62中的制冷剂气体的流量进行调节。 
另一方面，具有吸入压力Ps的制冷剂气体被导入至与阀口52连通的吸入室76中，所述吸入室76经由形成在阀杆50上的连通孔50a与由盖体74和保持器68的右端部形成的密封室78连通。另外，嵌合在阀杆50的外周部上的密封环77隔断吸入室76与作用有室压Pc的阀口54侧的空间的连通。 
如果设F1为弹簧72的作用力、F2为弹簧48的作用力、F为螺线管推力、A为波纹管的有效受压面积，则如图4所示，施加在阀杆50上的向右的力有：弹簧72的作用力F1、弹簧48的作用力F2、基于排出压力Pd与室压Pc的压差而施加在阀杆50上的力(Pd-Pc)B1(其中，B1为阀芯56的有效受压面积)、基于室压Pc与吸入压力Ps的压差而施加在阀杆50上的力(Pc-Ps)B2(其中，B2为嵌合在阀杆外径上的密封环77的有效受压面积)，施加在阀杆50上的向左的力有：排出压力Pd施加在波纹管组合体上的力PdA、螺线管推力F，因此，作用在这样构成的控制阀28的开阀时的阀杆50上的作用力的平衡式为：F1+F2+(Pd-Pc)B1+(Pc-Ps)B2＝PdA+F，如果将B1和B2设计成与A大致相同的大小，则Ps＝(F1+F2-F)/A成立。 
由该式可知，如果增大螺线管推力F，则吸入压力Ps在低值平衡， 相反，如果减少螺线管推力F，则吸入压力Ps在高值平衡，因此，适合作为在空调装置的制冷剂压缩中使用的可变容量型压缩机所用的控制阀。 
即，在可变容量型压缩机的制冷能力的调节中，在车室内的温度信息Y的值超过由温度设定器34设定的设定信息X的值的情况下，由控制器32对螺线管部36的线圈44加算与Y-X＝Z的差额相当的电流进行供给，克服弹簧48的作用力向固定铁芯49侧吸引可动铁芯46，该推力作为相对于阀杆50向左的作用力而发挥作用。借助该作用力，阀杆50的阀芯56朝向阀座58向封闭阀开度的方向移动，从可变容量型压缩机20的排出区域流向该压缩机的内室的制冷剂气体的流量减少，室压Pc降低。 
当压缩机的室压Pc降低时，以斜板倾斜、压缩机20的排出量增加的方式发挥作用，从而排出压力Pd增大，吸入压力Ps降低，从前述的平衡式可知，阀杆50保持在由螺线管部36赋予的推力与降低后的吸入压力Ps平衡的阀开度位置。因此，能够获得与来自控制器32的输出信号Z对应的最佳的吸入压力Ps，能够使车室内的温度降低为设定温度。 
在本发明中，导入感压部中的压缩机的排出制冷剂气体和导入控制阀中的压缩机的吸入制冷剂气体利用保持器68和盖体74隔断连通，因此，能够使阀杆50没有滑动阻力地顺畅地移动，能够稳定且准确地对经由连通路的制冷剂气体的通气流量进行调节。另外，在阀开度通常为全开的非控制状态中，在盛夏时等即使是非控制时，排出压力Pd也为高压，从而引起波纹管70的收缩，该情况下，密封室78敞开，能够经由形成在阀杆50上的连通孔50a与吸入压力侧暂时连通而保持开阀状态。这样，利用在阀杆50上形成连通孔50a而与密封室78连通的简单的控制阀结构，在控制时能够确保密封室的密封性，在非控制时能够保持开阀状态。 
以上，根据附图对本发明的实施例进行了说明，但具体的结构不限于这些实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内的变更和追加也包括在本发明中，例如在上述实施例中，以将控制阀用于进行制冷剂压缩的可变容量型压缩机的输出控制为例进行了说明，但不限于制冷剂气体，也适用于其它的一般的流体。 

Claims (2)

1.一种可变容量型压缩机用控制阀，所述可变容量型压缩机用控制阀具有：螺线管部(36)，所述螺线管部配置在圆筒状的阀体(42)的一端，所述阀体(42)上形成有第1阀口(52)和第2阀口(54)，所述第1阀口与所述可变容量型压缩机的吸入压力(Ps)连通，所述第2阀口(54)与所述可变容量型压缩机的内室连通；感压部(40)，所述感压部配置在所述阀体(42)的另一端，并且在内部具有由壳体(60)和阀体(42)构成的感压室(62)，所述感压室(62)具有波纹管组合体(64)，所述波纹管组合体(64)具有两端由保持器(66、68)保持为伸缩自如的波纹管(70)，在两个保持器(66、68)之间安装架设有弹簧(72)；和阀部(38)，所述阀部能够根据形成在阀杆(50)的端部上的阀芯(56)相对于阀座(58)的阀开度来对排出制冷剂气体向所述可变容量型压缩机的内室流动的流量进行调节，所述阀杆(50)具有与吸入室(76)连通的连通孔(50a)，所述可变容量型压缩机用控制阀利用所述阀芯(56)相对于阀座(58)的阀开度来调节所述可变容量型压缩机内室的内压(Pc)，以改变排出容量，其特征在于，
导入所述感压室(62)中的可变容量型压缩机的排出压力(Pd)使所述波纹管组合体(64)伸缩，从而对所述阀杆(50)赋予作用力，并且，所述螺线管部(36)与该作用力协作地根据输入信号对所述阀杆(50)赋予作用力，
所述阀芯(56)的阀开度根据所述阀杆(50)的位置而设定，从而对连通可变容量型压缩机的排出压区域和可变容量型压缩机内室的连通路的通气流量进行调节，
通过所述阀杆(50)的位于所述保持器(68)侧的端部所覆盖的能够弹性变形的盖体(74)与所述保持器(68)在控制时始终抵接，从而使导入所述感压室(62)中的具有所述排出压力(Pd)的流体和导入所述阀杆(50)的连通孔(50a)的具有吸入压力(Ps)的流体这两者(Pd、Ps)的连通被隔断。
2.根据权利要求1所述的可变容量型压缩机用控制阀，其中，
在所述波纹管组合体(64)与所述阀杆(50)的抵接部上形成有密封室，所述压缩机的吸入压力(Ps)作用于所述密封室(78)。
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