CN110770439B - 容量控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种在根据阀部的开阀度控制可变容量型压缩机的流量或压力的容量控制阀中能够提高可变容量型压缩机的运行效率的容量控制阀。根据阀部的开阀度控制可变容量压缩机的流量或压力的容量控制阀(1)具备：阀主体(10)，具有第1阀室(14)、第2阀室(15)及内部空间(16)；阀体(21)，具有连通第1阀室(14)与内部空间(16)的中间连通路(26)、配设于第1阀室(14)的第1阀部(21c1)、开闭内部空间(16)与第2阀室(15)的连通的第2阀部(21b1)及配设于内部空间的轴部(21a)；螺线管(30)；感压体(22)，配置于内部空间；及辅助连通部(21f)，配设于内部空间(16)并连通内部空间(16)与中间连通路(26)。

Description

容量控制阀
技术领域
本发明涉及一种控制可变容量型压缩机的流量或压力的容量控制阀，尤其涉及一种根据压力负荷控制汽车等的空调系统中使用的可变容量型压缩机等的吐出量的容量控制阀。
背景技术
汽车等的空调系统中使用的斜板式可变容量型压缩机具备：利用引擎的旋转力旋转驱动的旋转轴；以能够改变倾斜角度的方式与旋转轴连结的斜板；及与斜板连结的压缩用活塞等，通过改变斜板的倾斜角度，改变活塞的行程，从而对制冷剂的吐出量进行控制。
该斜板的倾斜角度能够以如下方式连续改变活塞的行程，即利用吸入制冷剂的吸入室的吸入压力、吐出通过活塞进行加压的制冷剂的吐出室的吐出压力以及容纳有斜板的控制室(曲柄室)的控制室压力，并且使用通过电磁力驱动开闭的容量控制阀，适当控制控制室内的压力，调整作用于活塞两面的压力的平衡状态。
如图6所示，作为这种容量控制阀160而具备：阀主体170，具有经由第2连通路173与吐出室连通的第2阀室182、经由第1连通路171与吸入室连通的第1阀室183及经由第3连通路174与控制室连通的第3阀室184；感压体178，配置于第3阀室内并通过周围的压力进行伸缩，并且具有设置于伸缩方向的自由端的阀座体180；阀体181，具有开闭连通第2阀室182与第3阀室184的阀孔177的第2阀部176、开闭第1连通路171与流通槽172的第1阀部175及在第3阀室184中通过与阀座体180的卡合及脱离而开闭第3阀室184与流通槽172的第3阀部179；及螺线管部190，在阀体181中产生电磁驱动力。而且，在该容量控制阀160中，即便在可变容量型压缩机中不设置离合机构，当出现需要变更控制室压力的情况时，也能够连通吐出室与控制室而控制控制室内的压力(控制室压力)Pc、吸入压力Ps(吸入压力)。(以下，称为“现有技术”。例如，参考专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5167121号公报
发明内容
发明所要解决的技术课题
在现有技术中，当停止斜板式可变容量型压缩机而长时间放置之后欲进行启动时，在控制室(曲柄室)中蓄存液体制冷剂(放置中被冷却而液化的制冷剂)，因此只要不排出该液体制冷剂，则无法压缩制冷剂而确保所设定的吐出量。因此，为了在启动后立即进行所期望的容量控制，需要尽可能迅速地排出控制室(曲柄室)的液体制冷剂。
因此，如图7、图8所示，在现有的容量控制阀160中，为了在启动时尽可能迅速地排出控制室(曲柄室)的液体制冷剂而具备液体制冷剂排出功能。即，当停止可变容量型压缩机而长时间放置之后欲进行启动时，蓄存于控制室(曲柄室)的高压液体制冷剂从第3连通路174流入第3阀室184。于是，感压体(波纹管)178收缩而第3阀部179与阀座体180之间开启。第3阀部179及阀座体180的开口面积较大，因此液体制冷剂从第3阀室184通过辅助连通路185、中间连通路186及流通槽172，能够在短时间内从控制室(曲柄室)排出至吸入室，从而能够以最大容量迅速地过渡到制冷运行状态。
接着，若结束控制室(曲柄室)的液体制冷剂的排出，则控制室压力Pc及吸入压力Ps下降而第3阀部179与阀座体180成为闭阀状态。同时，通过螺线管部S，第2阀部176从全闭状态进行开启而过渡到控制状态。若过渡到控制状态，则吐出压力Pd的流体从第2阀室182供给至第3阀室184，由此吸入压力Ps与控制室压力Pc的压差发生变化，从而斜板的倾斜角度发生变化而活塞的行程(吐出容量)得到控制。
然而，在上述现有技术中，即便过渡到控制运行状态而第3阀部179与阀座体180的阀座面之间成为闭阀状态，若第3阀室184的压力发生变动，则在第3阀部179与阀座体180的阀座面之间产生微小的间隙。因此，导致从第3阀室184经由辅助连通路185及中间连通路186流向第1阀室183的流体量发生变动。其结果，导致与第1阀室183连通的吸入室的压力发生变动，从而存在可变容量型压缩机的控制性能恶化这一问题。
本发明是为了解决上述现有技术所具有的问题点而完成的，其目的在于提供一种在根据阀主体的开阀度控制可变容量型压缩机的流量或压力的容量控制阀中，即便第3阀室的压力发生变动也能够将从第3阀室流向第1阀室的流体量设定为恒定并能够提高可变容量型压缩机的控制性能的容量控制阀。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述课题，本发明的容量控制阀根据阀部的开阀度控制流量或压力，所述容量控制阀具备：
阀主体，具有与使控制压力的流体流通的第3连通路连通的内部空间、与使吐出压力的流体流通的第2连通路连通并且具有与所述内部空间连通的阀孔及配设于该阀孔的第2阀座的第2阀室及与使吸入压力的流体流通的第1连通路连通并且具有第1阀座的第3阀室；
阀体，具有与所述内部空间及所述第1连通路连通的中间连通路、与所述第2阀座分离/接触而开闭所述阀孔的第2阀部、与所述第2阀部相反地进行联动开闭并且与所述第1阀座分离/接触而开闭所述中间连通路与所述第1连通路的连通的第1阀部及配置于所述内部空间的轴部；
感压体，配置于所述内部空间并响应于所述内部空间的压力而进行伸缩并且具有与所述阀体的所述轴部进行滑动的自由端部；
辅助连通部，配设于所述内部空间并连通所述内部空间与所述中间连通路；及，
螺线管部，安装于所述阀主体并根据电流使所述阀体向开闭的方向进行工作。
根据该结构，通过配设于内部空间的辅助连通部，调整从内部空间流向第1阀室的流体量而能够提高可变容量型压缩机的运行效率。
本发明的容量控制阀中，
所述辅助连通部具有小于所述中间连通路的流路截面积的开口面积。
根据该结构，辅助连通部成为瓶颈，因此通过仅调整辅助连通路，调整从内部空间流向第1阀室的流体而能够提高可变容量型压缩机的运行效率。
本发明的容量控制阀中，
辅助连通部为配设于所述阀体的孔部。
根据该结构，通过调整孔部的直径，能够调整辅助连通部的开口面积。
本发明的容量控制阀中，
所述辅助连通部具有大于所述阀体的所述轴部与所述感压体的所述自由端部之间的间隙部的开口面积。
根据该结构，即便并列存在从内部空间通往第1阀室的流路，仅调整辅助连通部而能够调整从内部空间流向第1阀室的流体量。
本发明的容量控制阀中，
所述阀体具备多个所述辅助连通部。
根据该结构，通过调整辅助连通部的个数，能够调整辅助连通部的开口面积。
本发明的容量控制阀中，
所述辅助连通部由所述阀体的所述轴部与所述感压体的所述自由端部之间的间隙部构成。
根据该结构，通过调整阀体的轴部与感压体的自由端部之间的间隙部，调整从内部空间流向第1阀室的流体量而能够提高可变容量型压缩机的运行效率。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的容量控制阀的主视剖视图。
图2是表示本发明所涉及的容量控制阀的主视剖视图，是表示低电流控制时的状态的图。
图3是对本发明所涉及的容量控制阀的Pc-Ps流路、Pd-Pc流路的开口面积与螺线管电流之间的关系进行说明的说明图。
图4是本发明的变形例中容量控制阀的局部剖视图。
图5是本发明的另一变形例中容量控制阀的局部剖视图。
图6是表示现有的容量控制阀中低电流控制的控制时的容量控制阀的状态的图。
图7是表示现有的容量控制阀中排出液体制冷剂时的容量控制阀的状态的图。
图8是对现有的容量控制阀的Pc-Ps流路、Pd-Pc流路的开口面积与螺线管电流之间的关系进行说明的说明图。
具体实施方式
以下，参考附图并根据实施例对用于实施本发明的方式进行例示性说明。其中，关于该实施例中记载的构成元件的尺寸、材质、形状及其相对位置等，若无特别明确记载，则并不仅限定于这些尺寸、材质、形状及其相对位置等。
参考图1至图3，对本发明的实施例1所涉及的容量控制阀进行说明。在图1中，1是容量控制阀。容量控制阀1主要由阀主体10、阀体21、感压体22及螺线管30构成。以下，对容量控制阀1的主要结构进行说明。
阀主体10由黄铜、铁、铝、不锈钢等金属或合成树脂材料等构成。阀主体10为具有轴向贯穿的贯穿孔的中空圆筒状的部件，且在贯穿孔的划分中连续配设有第1阀室14、与第1阀室14相邻的第2阀室15及与第2阀室15相邻的内部空间16。
第2阀室15中连设有第2连通路12。该第2连通路12构成为与可变容量型压缩机的吐出室内(省略图示)连通而吐出压力Pd的流体通过容量控制阀1的开闭能够从第2阀室15流入内部空间16。
内部空间16中连设有第3连通路13。第3连通路13与可变容量型压缩机的控制室(省略图示)连通，并通过容量控制阀1的开闭，使从第2阀室15流入内部空间16的吐出压力Pd的流体向可变容量型压缩机的控制室(曲柄室)流出，或使流入内部空间16的控制室压力Pc的流体经由后述的中间连通路26并经过第1阀室14向可变容量型压缩机的吸入室流出。
而且，第1阀室14中连设有第1连通路11。该第1连通路11中使从可变容量型压缩机的控制室(曲柄室)流入内部空间16的控制室压力Pc的流体经由后述的中间连通路26并经过第1阀室14向吸入室流出。
在第2阀室15与内部空间16之间连设有直径小于这些室的直径的阀孔17，且在第2阀室15侧的阀孔17的周围形成有第2阀座15a。并且，在第1阀室14与第2阀室15之间连设有直径小于这些室的直径的孔部18。
另外，第1连通路11、第2连通路12及第3连通路13例如分别以2等分至6等分贯穿于阀主体10的周面。而且，在阀主体10的外周面沿轴向分开设置有3处O型环用安装槽。而且，在该各安装槽中安装有密封阀主体10与嵌合阀主体10的壳体的安装孔(省略图示)之间的O型环71、72、73，第1连通路11、第2连通路12、第3连通路13的各流路构成为独立的流路。
在内部空间16内配设有感压体22。该感压体22中，金属制的波纹管22a的一端部以密封状与分隔调整部3结合。该波纹管22a由磷青铜、不锈钢等制作，但其弹簧常数设计成规定值。感压体22的内部为真空或存在空气。而且，构成为相对于该感压体22的波纹管22a的有效受压面积，根据内部空间16内的压力伸缩感压体22而在阀体21中产生规定的驱动力。在响应于内部空间16内的吸入压力而进行伸缩移动的感压体22的自由端部侧配设有自由端部22c。
而且，感压体22的分隔调整部3以堵塞阀主体10的内部空间16的方式被密封嵌装、固定。另外，若拧入而通过止动螺钉(省略图示)固定分隔调整部3，则能够轴向移动调整并列配置于波纹管22a内的压缩弹簧或波纹管22a的弹簧力。
接着，对阀体21进行说明。阀体21由中空圆筒状的部件构成。阀体21主要由与后述的螺线管连杆36结合为一体的第4轴部21k、连设于第4轴部21k且形成为直径大于第4轴部21k的直径的第1轴部21c、连设于第1轴部21c的迷宫部21g、连设于迷宫部21g的第2轴部21b及连设于第2轴部21b且形成为直径小于该第2轴部21b的直径的第3轴部21a(本发明所涉及的轴部)构成。第1轴部21c及第2轴部21b夹着迷宫部21g配置于第1阀室14侧及第2阀室15侧，迷宫部21g与形成于第1阀室14侧与第2阀室15侧之间的孔部18进行滑动而密封第1阀室14及第2阀室15。由此，第1阀室14及第2阀室15构成为独立的阀室。
并且，在配置于第1阀室14的第1轴部21c的端部形成有第1阀部21c1，第1阀部21c1与形成于后述的螺线管30的定子铁芯31的端面的第1阀座31c分离/接触而开闭中间连通路26与第1阀室14的连通。在配置于第2阀室15的第2轴部21b的端部形成有第2阀部21b1，第2阀部21b1与第2阀座15a分离/接触而开闭连通第2阀室15与内部空间16的阀孔17。
而且，阀体21具有贯穿其中心部的中间连通路26。中间连通路26由沿其轴向贯穿的第1中间连通路26a及连通形成于第4轴部21k的第1中间连通路26a与第1阀室14的第2中间连通路26b构成。
阀体21的第3轴部21a的端部21a1以能够与感压体22的自由端部22c的孔部22c1相对滑动的方式嵌合。并且，在第3轴部21a形成有由沿径向贯穿的孔构成的辅助连通部21f，中间连通路26与内部空间16通过辅助连通部21f连通。在此，辅助连通部21f的开口面积S1形成为足够大于第3轴部21a的端部21a1与感压体22的孔部22c1的间隙面积S2。并且，第3轴部21a的端部21a1与感压体22的孔部22c1的嵌合长度设定为大于基于内部空间16内的压力的感压体22的自由端部22c的位移量，且始终维持嵌合状态。从内部空间16通往中间连通路26的流路中，并列存在从内部空间16通过辅助连通部21f而通往中间连通路26的流路(以下，记为“第1流路”。)及从内部空间16通过第3轴部21a的端部21a1与感压体22的孔部22c1之间的间隙而通往中间连通路26的流路(以下，记为“第2流路”。)这2个路径。第1流路的开口面积S1足够大于第2流路的间隙面积S2，因此大部分流体流过第1流路而几乎不流过第2流路。
并且，在阀体21的第3轴部21a的端部21a1形成有槽部21h，槽部21h的开口面积S5设定为大于第2流路的间隙面积S2。在此，若在阀体21的端部21a1不设置槽部21h，则当从阀体21的端部21e与感压体22的端面22d接触的状态即阀体21的端部21e与感压体22的端面22d的面积为零的状态(图2)，阀体21的端部21e从感压体22的端面22d(图1)分离时，面积急剧地发生变化。于是，流过第2流路的流体量发生变动，因此变得无法将流过第1流路的流体量保持为恒定。因此，通过在阀体21的端部21a1设置槽部21h，减缓由阀体21的端部21e与感压体22的端面22d的接触及分离引起的面积急剧的变化，而能够将流过第1流路的流体量保持为恒定。
接着，对螺线管30进行说明。螺线管30构成为螺线管连杆36(本发明所涉及的连杆)、柱塞缸38、薄板34、电磁线圈35、由配置于电磁线圈35的内周部的中心立柱31a及基部31d构成的定子铁芯31、柱塞32以及配设于柱塞32与中心立柱31a之间的施力机构28容纳于螺线管壳体33。阀体21与柱塞32通过移动自如地嵌合于定子铁芯31的贯穿孔31h内的螺线管连杆36结合，阀体21与柱塞32一体驱动。
在定子铁芯31的中心立柱31a与柱塞32之间配置有以使柱塞32远离定子铁芯31的方式施力的施力机构28。即，施力机构28以如下方式施力，即，使第1阀部21c1从开状态成为闭状态，使第2阀部21b1从闭状态成为开状态。
柱塞缸38为一侧开放的有底状的中空圆筒部件。柱塞缸38的开放端以密封状固定于定子铁芯31的基部31d，在柱塞缸38的底部与定子铁芯31的中心立柱31a之间沿轴向移动自如地配置有柱塞32。由此，电磁线圈35被柱塞缸38、定子铁芯31的基部31d及螺线管壳体33密封而不会与制冷剂接触，因此能够防止绝缘电阻的下降。
参考图1至图3对具有以上说明的结构的容量控制阀1的动作进行说明。另外，以下将从内部空间16通过中间连通路26而通往第1阀室14的流路记为“Pc-Ps流路”。并且，以下将从第2阀室15通过阀孔17而通往内部空间16的流路记为“Pd-Pc流路”。图3表示螺线管电流与各流路的最小流路截面积之间的关系。图3的单点划线表示螺线管电流与Pc-Ps流路中的最小流路截面积之间的关系，图3的实线表示螺线管电流与Pd-Pc流路中的最小流路截面积之间的关系。
如图1所示，在螺线管30的电磁线圈35的未通电状态即图3的螺线管电流I＝0的状态下，因施力机构28的排斥而定子铁芯31的吸引面31b与柱塞32的工作面32b之间成为最大空隙，从而第2阀部21b1开启。因此，在螺线管电流I＝0的状态下，Pd-Pc流路的第2阀部21b1的开口面积S4成为最大。另一方面，辅助连通部21f的开口面积S1在从内部空间16通过中间连通路26而通往第1阀室14的Pc-Ps流路中成为最小开口面积。
接着，参考图1至图3对螺线管30中开始通电且螺线管电流为第1电流值I1以下的状态(0＜I＜I1)即控制状态进行说明。控制状态为以吸入室的压力成为设定值Pset的方式控制容量控制阀的状态。若在螺线管中开始通电，则柱塞32的工作面32b逐渐吸引至定子铁芯31的吸引面31b，第2阀部21b1的开口面积以与螺线管电流成反比例地逐渐缩小。因此，如图3所示，在螺线管电流为第1电流值I1以下的状态(0＜I＜I1)下，第2阀部21b1的开口面积S4逐渐变窄，因此Pd-Pc流路的面积也根据电流的增加而变小。
另一方面，如图3所示，Pc-Ps流路的最小流路截面积由辅助连通部21f的面积确定，因此Pc-Ps流路的面积与在螺线管的控制状态下供给至螺线管的电流的大小无关地保持恒定值S1。由此，能够将流过Pc-Ps流路的流体量轻松地调整为恒定。如此，仅调整辅助连通部21f的开口面积S1的大小，便能够轻松地调整流过Pc-Ps流路的流体量，因此在控制状态下，能够使恒定量的流体从内部空间16流向第1阀室14，进而能够使与第1阀室14连通的吸入室的压力稳定，从而能够提高可变容量型压缩机的控制性。
本发明的实施例1所涉及的容量控制阀1的构成如上所述，其得到如下优异的效果。
通过在Pc-Ps流路中将辅助连通部21f的开口面积S1设定为最小，仅调整辅助连通部21f的开口面积S1的大小，便能够轻松地调整流过Pc-Ps流路的流体量，因此在控制状态下，能够使恒定的流体从内部空间16流向第1阀室14，进而能够使与第1阀室14连通的吸入室的压力稳定，从而能够提高可变容量型压缩机的控制性。
并且，在容量控制阀1中，在内部空间16中感压体22与阀体21进行相对位移，因此在第3轴部21a的端部21a1与感压体22的孔部22c1之间存在间隙面积S2。因此，在Pc-Ps流路中并列存在经由第1流路的Pc-Ps流路及经由第2流路的Pc-Ps流路这2个路径。在这种情况下，也通过将开口面积S1相对于间隙面积S2设为足够大，能够使大部分流体流过第1流路而几乎不流过第2流路。由此，即便并列存在Pc-Ps流路，仅调整辅助连通部21f的开口面积S1的大小，便能够将从内部空间16流向第1阀室14的流体量调整为恒定。
以上，根据附图对本发明的实施例进行了说明，但具体结构并不限于这些实施例，即便存在不脱离本发明的宗旨的范围内的变更及追加，也属于本发明。
在上述实施例中，设为在阀体21的第3轴部21a的端部21a1设置槽部21h而减缓由阀体21的端部21e与感压体22的端面22d的接触、分开引起的面积急剧的变化，以将从内部空间16向第1阀室的流量保持为恒定。但是，由阀体21的端部21e与感压体22的端面22d的接触、分开引起的流量的变化的减缓方法并不限于此。
例如，如图4所示，通过在阀体41的端部41a1设置开口孔41j，并重复如图4的(a)的阀体41的端部41e与感压体22的端面22d分开的状态及如图4的(b)的阀体41的端部41e与感压体22的端面22d接触的状态，也能够减缓流量的变化。
而且，作为另一变形例，能够用栓等堵塞阀体21的端部21a1的开口部而将经由第2流路流过Pc-Ps流路的流体量设为零。在该情况下，以阀体21的端部21a1与感压体22的自由端部22c之间不会成为密闭空间的方式设置流体释放的孔等，以免成为阀体21与感压体22相对位移时的阻力。
并且，在上述实施例中，调整辅助连通部21f的开口面积S1来调整了流经Pc-Ps流路的流体量，但也可以不设置辅助连通部21f而调整Pc-Ps流路的最小开口面积。例如，如图5所示，也可以调整阀体51的端部51a1与感压体22的孔部22c1的间隙面积来将流过Pc-Ps流路的流体量调整为恒定。在该情况下，也在阀体51的端部51a1设置开口孔51j，并重复如图5的(a)的阀体51的端部51e与感压体22的端面22d分开的状态及如图5的(b)的阀体51的端部51e与感压体22的端面22d接触的状态，也能够防止流量的变化。
符号说明
1-容量控制阀，3-分隔调整部，10-阀主体，11-第1连通路，12-第2连通路，13-第3连通路，14-第1阀室，15-第2阀室，15a-第2阀座，16-第3阀室，21-阀体，21a-第3轴部，21a1-端部，21b-第2轴部，21b1-第2阀部，21c-第1轴部，21c1-第1阀部，21f-辅助连通部，21h-槽部，22-感压体，22c-自由端部，26-中间连通路，30-螺线管，31c-第1阀座，Pd-吐出室压力，Ps-吸入室压力，Pc-控制室压力，S1-辅助连通部的开口面积，S2-阀体的端部与感压体的孔部的间隙面积，S4-第2阀部与第2阀座的开口面积，S5-槽部的开口面积。

Claims (5)

1.一种容量控制阀，其根据阀部的开阀度控制流量或压力，所述容量控制阀具备：
阀主体，具有内部空间、第2阀室及第1阀室，所述内部空间与第3连通路连通，控制压力的流体在该第3连通路中流通，所述第2阀室与第2连通路连通并且具有与所述内部空间连通的阀孔及配设于该阀孔的第2阀座，吐出压力的流体在该第2连通路中流通，所述第1阀室与第1连通路连通并且具有第1阀座，吸入压力的流体在该第1连通路中流通；
阀体，具有中间连通路、第2阀部、第1阀部及轴部，并且在所述阀体的所述轴部的端部具有槽部，所述中间连通路与所述内部空间及所述第1连通路连通，所述第2阀部与所述第2阀座分离/接触而开闭所述阀孔，所述第1阀部与所述第2阀部相反地进行联动开闭并且与所述第1阀座分离/接触而开闭所述中间连通路与所述第1连通路的连通，所述轴部配置于所述内部空间；
感压体，配置于所述内部空间并响应于所述内部空间的压力而进行伸缩并且具有与所述阀体的所述轴部进行滑动的自由端部；
辅助连通部，配设于所述内部空间并连通所述内部空间与所述中间连通路；及
螺线管部，安装于所述阀主体并根据电流使所述阀体向开闭的方向进行工作，
所述辅助连通部的开口面积设定为大于所述阀体的所述轴部与所述感压体的所述自由端部的间隙面积。
2.根据权利要求1所述的容量控制阀，其中，
所述辅助连通部具有小于所述中间连通路的流路截面积的开口面积。
3.根据权利要求1或2所述的容量控制阀，其中，
所述辅助连通部为配设于所述阀体的孔部。
4.根据权利要求1或2所述的容量控制阀，其中，
所述阀体具备多个所述辅助连通部。
5.根据权利要求1或2所述的容量控制阀，其中，
所述辅助连通部为配设于所述阀体的孔部，
所述阀体具备多个所述辅助连通部。
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