CN113661322B - 容量控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种对于急剧的输出变动也响应性较高的容量控制阀。该容量控制阀具备：阀壳体(10)，其形成有供给吸入压力(Ps)的吸入流体的吸入流体供给室(16)和供给控制压力(Pc)的控制流体的控制流体供给室(17)；CS阀(50)，其由通过螺线管(80)沿轴向驱动的CS阀芯(51)、和设置在控制流体供给室(17)与吸入流体供给室(16)的连通路(14)上且能够供CS阀芯(51)接触或分离的CS阀座(10a)构成；以及压力驱动部(61)，其以密封状配置在控制流体供给室(17)内，对CS阀芯(51)向与螺线管(80)的驱动方向相反的方向施力，其中，在压力驱动部(61)的一侧导入了控制流体，在另一侧导入了吸入流体。

Description

容量控制阀
技术领域
本发明涉及一种对工作流体的容量进行可变控制的容量控制阀，例如，涉及一种根据压力对汽车的空调系统中使用的可变容量型压缩机的排出量进行控制的容量控制阀。
背景技术
汽车等的空调系统中使用的可变容量型压缩机具备：由发动机进行旋转驱动的旋转轴、倾斜角度可变地与旋转轴连结的斜板、以及与斜板连结的压缩用活塞等，通过使斜板的倾斜角度变化来使活塞的行程量变化，从而控制流体的排出量。使用由电磁力进行开闭驱动的容量控制阀，利用吸入流体的吸入室的吸入压力Ps、排出由活塞加压的流体的排出室的排出压力Pd、以及收纳了斜板的控制室的控制压力Pc，并对控制室内的压力进行适当控制，由此，该斜板的倾斜角度能够连续地变化。
在可变容量型压缩机的连续驱动时，容量控制阀进行了如下正常控制：通过控制计算机进行通电控制，通过由螺线管产生的电磁力使阀芯沿轴向移动，开闭设置于供控制压力Pc的控制流体通过的控制口与供吸入压力Ps的吸入流体通过的吸入口之间的CS阀以调整可变容量型压缩机的控制室的控制压力Pc。
例如，专利文献1所示的容量控制阀主要由具备供给控制流体的控制流体供给室和供给吸入流体的吸入流体供给室的阀壳体、以及能够对控制流体供给室与吸入流体供给室之间的连通路进行开闭的CS阀构成，并且通过利用CS阀对连通路进行开闭来调整控制流体供给室的控制压力Pc。在该容量控制阀中，能够根据吸入压力Ps而伸缩的压敏体配置于吸入流体供给室，压敏体沿开阀方向对沿闭阀方向移动的CS阀的CS阀芯施力。由此，在螺线管驱动时，在吸入压力Ps较高时，压敏体收缩，而在吸入压力Ps较低时，压敏体伸长，因此能够根据吸入压力Ps改变CS阀的开度，从而精细地调整控制压力Pc。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5983539号公报(第8页、图3)
发明内容
发明要解决的课题
在上述那样的空调系统中，当进行使空调系统的输出变动的操作时，膨胀阀的输出会增减，向可变容量型压缩机的吸入室供给的吸入流体的流量、吸入流体压力也会变动。然而，在专利文献1的容量控制阀中，由于压敏体仅能够根据吸入压力Ps而伸缩，因此在进行了空调系统的急剧的输出变动操作时，有可能要花费一些时间才能将可变容量型压缩机调整为目标控制压力Pc。
本发明是着眼于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种对于急剧的输出变动也响应性较高的容量控制阀。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的容量控制阀具备：
阀壳体，其形成有供给吸入压力的吸入流体的吸入流体供给室和供给控制压力的控制流体的控制流体供给室；
CS阀，其由通过螺线管沿轴向驱动的CS阀芯、和设置在所述控制流体供给室与所述吸入流体供给室的连通路上且能够供所述CS阀芯接触或分离的CS阀座构成；以及
压力驱动部，其以密封状配置在所述控制流体供给室内，对所述CS阀芯向与所述螺线管的驱动方向相反的方向施力，其中，
在所述压力驱动部的一侧导入了所述控制流体，在另一侧导入了所述吸入流体。
由此，由于是控制流体作用于压力驱动部的一侧即外侧，吸入压力作用于另一侧即内侧的结构，因此能够通过吸入流体的吸入压力与控制流体的控制压力的差压来调整CS阀的开度，所以能够高精度地调整为目标控制压力Pc，对于急剧的输出变动也响应性较高，能够迅速地将可变容量型压缩机控制为目标控制压力Pc。
也可以是，所述压力驱动部的有效承压面积大于所述CS阀座的阀口的面积。
由此，在螺线管驱动时，由于控制压力在与该驱动方向相反的方向上作用于压力驱动部，例如在使压缩型的压力驱动部收缩的方向上对其作用，因此能够通过控制压力可靠地缓和吸入压力。
也可以是，具备保持所述压力驱动部的保持部件，在所述保持部件上朝向轴向形成有与所述压力驱动部的另一侧的空间连通的所述吸入流体的供给口。
由此，从供给口沿轴向供给吸入流体，因此容易对压力驱动部传递吸入流体的吸入压力。
也可以是，与所述压力驱动部独立地具备对所述CS阀芯向与所述螺线管的驱动方向相反的方向施力的复位弹簧，在所述螺线管未驱动时，所述CS阀芯与所述压力驱动部处于非接触状态。
由此，由于在螺线管未驱动时阀芯与压力驱动部处于非接触状态，因此在螺线管驱动时能够使阀芯顺畅地动作，并且能够在阀芯与压力驱动部处于非接触状态时利用复位弹簧确保减振性。
也可以是，所述压力驱动部具备对所述CS阀芯向与所述螺线管的驱动方向相反的方向施力的弹簧，所述弹簧的弹簧常数比所述复位弹簧高。
由此，在CS阀芯与压力驱动部接触的状态下，弹簧常数比复位弹簧高的弹簧的作用力主要作用于CS阀芯，因此能够增大对螺线管施加的电流的控制幅度来精细地调整CS阀的开度。
附图说明
图1是示出本发明的实施例1的容量控制阀的结构的剖视图；
图2是示出在本发明的实施例1的容量控制阀的非通电状态下CS阀打开的情况的剖视图；
图3是示出在本发明的实施例1的容量控制阀的通电状态下驱动杆与压敏体接触的情况的剖视图；
图4是在本发明的实施例1的CS阀的开闭时施加于驱动杆的作用力的说明图；
图5是示出在本发明的实施例1的容量控制阀中吸入压力与控制压力的差压较大的情况的说明图；
图6是示出在本发明的实施例1的容量控制阀中吸入压力与控制压力的差压较小的情况的说明图；
图7(a)是示出在本发明的实施例2的容量控制阀中吸入压力与控制压力的差压较大的情况的说明图，(b)是示出其吸入压力与控制压力的差压较小的情况的说明图。
具体实施方式
以下，根据实施例对本发明的容量控制阀的具体实施方式进行说明。
实施例1
参照图1至图6，对实施例1的容量控制阀进行说明。以下，将从图1的正面侧观察时的左右侧作为容量控制阀的左右侧进行说明。
本发明的容量控制阀V组装在汽车等的空调系统使用的未图示的可变容量型压缩机中，通过对制冷剂即工作流体(以下简称为“流体”)的压力进行可变控制，来控制可变容量型压缩机的排出量，将空调系统调整为目标制冷能力。
首先，对可变容量型压缩机进行说明。可变容量型压缩机具有外壳，该外壳具备排出室、吸入室、控制室和多个气缸。此外，在可变容量型压缩机中设置有将排出室与控制室直接连通的连通路，在该连通路中设置有固定节流孔9(参照图1)。
另外，可变容量型压缩机具备：旋转轴，其由设置在外壳的外部的未图示的发动机进行旋转驱动；斜板，其在控制室内通过铰链机构以偏心状态连结于旋转轴；以及多个活塞，其与斜板连结，且往复移动自如地嵌合在各气缸内，其中，使用由电磁力进行开闭驱动的容量控制阀V，利用吸入流体的吸入室的吸入压力Ps、排出由活塞加压的流体的排出室的排出压力Pd、以及收纳了斜板的控制室的控制压力Pc，并对控制室内的压力进行适当控制，来使斜板的倾斜角度连续地变化，从而使活塞的行程量变化以控制流体的排出量。
如图1所示，组装在可变容量型压缩机中的容量控制阀V调整对构成螺线管80的线圈86通电的电流，进行容量控制阀V中的CS阀50、即对控制口与吸入口的连通进行开闭的阀的开闭控制，并且使作为压力驱动部的压敏体61动作，对从控制室向吸入室流出的流体进行控制，从而对控制室内的控制压力Pc进行可变控制。此外，排出室的排出压力Pd的排出流体经由固定节流孔9始终供给至控制室，并且通过关闭容量控制阀V中的CS阀50，使控制室内的控制压力Pc上升。
接着，对容量控制阀V的结构进行说明。如图1所示，容量控制阀V主要由以下部分构成：阀壳体10，其由金属材料或树脂材料形成；CS阀芯51，其在轴向上往复移动自如地配置；压敏体61，其配置于在阀壳体10上设置的控制流体供给室17内，对CS阀芯51施加向轴向的作用力；以及螺线管80，其与阀壳体10连接，对CS阀芯51施加驱动力。
在阀壳体10上形成有：作为吸入口的Ps口13，其与可变容量型压缩机的吸入室连通；吸入流体供给室16，其从Ps口13供给吸入流体；作为控制口的Pc口15，其与可变容量型压缩机的控制室连通；控制流体供给室17，其从Pc口15供给控制流体；以及连通路14，其将吸入流体供给室16与控制流体供给室17连通。
另外，在阀壳体10的轴向左方端部形成有沿轴向贯通的孔部10c，该孔部10c由盖部件11关闭。在该阀壳体10与盖部件11之间夹持并保持有压敏体61。即，盖部件11作为保持压敏体61的保持部件发挥作用。另外，在盖部件11上形成有沿轴向贯通的供给口11a，供给口11a与吸入室连通。此外，压敏体61也可以通过粘接、焊接固定于盖部件11或阀壳体10。
另外，在阀壳体10的轴向右方端部形成有沿轴向贯通的引导孔10b，后述的驱动杆83的轴向左方端部插通，该驱动杆83作为沿轴向驱动时的引导件发挥作用。
螺线管80主要由以下部分构成：外壳81，其具有向轴向左方打开的开口部81a；大致圆筒形状的中心柱82，其从轴向左方插入到外壳81的开口部81a中，且固定在外壳81的内径侧；驱动杆83，其插通于中心柱82的插通孔82c，并沿轴向往复移动自如；可动铁芯84，其供驱动杆83的轴向右端部83c插嵌固定；作为复位弹簧的螺旋弹簧85，其设置在中心柱82与可动铁芯84之间，且对可动铁芯84向CS阀50的开阀方向即轴向右方施力；以及励磁用线圈86，其经由绕线架卷绕于中心柱82的外侧。
驱动杆83形成为阶梯式圆柱状，兼作CS阀芯51，从轴向左方形成有小径的轴部即轴向左端部83a、直径大于轴向左端部83a的大径部83b、以及直径小于大径部83b的轴向右端部83c。大径部83b的轴向左端外径部53能够与CS阀座10a接触或分离。即，CS阀50由CS阀芯51的轴向左端外径部53和CS阀座10a构成，通过CS阀芯51与CS阀座10a接触或分离来开闭CS阀50。此外，在螺线管80断开的状态下，通过螺旋弹簧85对CS阀芯51向CS阀50的开阀方向施力。
压敏体61主要由以下部分构成：膜体62，其由具有挠性的金属材料或树脂材料形成，且能够沿轴向伸缩；以及弹簧63，其配置在膜体62的内侧。膜体62具备与轴向正交的承压部62a、从承压部62a的周缘向轴向左侧延伸的侧壁部62b、以及从侧壁部62b的轴向左端向外径方向延伸的凸缘部62c，并形成为截面帽形，在凸缘部62c与盖部件11之间配置有O形环，其以大致密封状安装于阀壳体10。盖部件11的供给口11a与作为该膜体62的另一侧的空间的内部62s连通，从而能够从供给口11a流入吸入流体。即，在膜体62的内部S1中存在吸入流体，在作为膜体62的一侧的空间的外部中存在控制流体供给室17内的控制流体。另外，弹簧63是弹簧常数K63比螺旋弹簧85的弹簧常数K85高的弹簧(K63>K85)，以将膜体62的承压部62a向轴向右侧按压的方式施力。
另外，如图2所示，压敏体61的有效承压面积A形成为大于作为CS阀座10a的阀口的连通路14的截面积B(A>B)。
接着，对容量控制阀V的动作、主要是CS阀50的开闭动作进行说明。
首先，对容量控制阀V的非通电状态进行说明。如图1和图2所示，容量控制阀V在非通电状态下，通过螺旋弹簧85的作用力向轴向右方按压可动铁芯84，由此，CS阀芯51从CS阀座10a分离，CS阀50打开。
此时，在CS阀芯51上，朝向轴向右方作用有螺旋弹簧85的作用力(Fsp1)和流体的压力对CS阀芯51的轴向左端面产生的力(FP1)，朝向轴向左方作用有流体的压力对CS阀芯51的轴向右端面产生的力(FP2)。即，以向右为正，在CS阀芯51上作用有力Frod＝Fsp1+FP1-FP2。此外，在CS阀50打开时，流体的压力对CS阀芯51的轴向左端面产生的力(FP1)为吸入流体供给室16内的流体的压力所产生的力，流体的压力对CS阀芯51的轴向右端面产生的力(FP2)为从吸入流体供给室16经由阀壳体10的引导孔10b的内周面与CS阀芯51的外周面之间的间隙迂回至驱动杆83的背面侧的流体的压力所产生的力。吸入流体供给室16内的压力是基于与排出压力Pd相比相对较低的控制压力Pc和吸入压力Ps的压力，因此压力对CS阀芯51产生的力(FP1、FP2)的影响较小。
接着，对容量控制阀V的通电状态进行说明。如图1和图3所示，容量控制阀V在通电状态下(即在正常控制时、所谓的占空比控制时)，当通过对螺线管80施加电流而产生的电磁力(Fsol)超过力Frod(Fsol>Frod)时，可动铁芯84被拉近到中心柱82侧、即轴向左侧，固定于可动铁芯84的CS阀芯51一起向轴向左方移动，由此，轴向左端部83a与压敏体61接触。
在轴向左端部83a与压敏体61接触之前，在CS阀芯51上，向轴向左方作用有电磁力(Fsol)，向轴向右方作用有力Frod。即，以向右为正，在CS阀芯51上作用有力Frod-Fsol。另外，在轴向左端部83a与压敏体61接触以后，从压敏体61向轴向右方进一步施加力(Fbel)。在此，从压敏体61作用的力Fbel为从弹簧63的作用力Fsp2减去基于控制压力Pc与吸入压力Ps的差压的力FPc-Ps而得到的力，即以右向为正，Fbel＝Fsp2-FPc-Ps。此外，在考虑膜体62自身的作用力时，只要在弹簧63自身的作用力上加上膜体62自身的作用力即可。
参照图4，在CS阀芯51上，在容量控制阀V的非通电状态下，朝向轴向右方作用有螺旋弹簧85的作用力(Fsp1)，驱动杆83被向右侧按压，因此确保了驱动杆83的减振性。另外，在容量控制阀V的通电状态下，在驱动杆83的轴向左端部83a与压敏体61接触之前，能够使驱动杆83顺畅地动作。另外，在驱动杆83的轴向左端部83a与压敏体61接触之后，弹簧常数比螺旋弹簧85高的压敏体61的弹簧63的作用力(Fsp2)主要作用于驱动杆83，因此对螺线管80施加的电流的控制幅度变大，能够精细地调整CS阀50的开度。
具体而言，在驱动杆83的轴向左端部83a与压敏体61处于接触状态时，作用有较高的弹簧载荷，因此每单位施加电流的驱动杆83的行程变短，容易精细地调整CS阀50的开度。
接着，对在对螺线管80施加规定的电流的状态、即在螺线管80产生规定的电磁力(Fsol1)的状态下的控制压力和吸入压力的变动进行说明。在此，对以下形态进行例示：进行使空调系统的输出上升的操作，空调系统的膨胀阀的输出增加，向可变容量型压缩机的吸入室供给的吸入流体的流量和吸入压力Ps增加。
如图5所示，在螺线管80产生规定的电磁力(Fsol1)而CS阀50关闭的状态下，在吸入压力Ps的增加较小的情况下，成为压敏体61内的吸入压力Ps与控制流体供给室17内的控制压力Pc的差压较大的状态。因此，压敏体61容易因控制流体供给室17内的控制压力Pc而收缩，CS阀芯51落座于阀壳体10的CS阀座10a，维持CS阀50的关闭状态。此外，在CS阀50关闭时，流体的压力对CS阀芯51的轴向左端面产生的力(FP1)为Pc口15的控制流体的控制压力Pc所产生的力。
另一方面，如图6所示，在螺线管80产生规定的电磁力(Fsol1)而CS阀50关闭的状态下，在吸入压力Ps的增加较大的情况下，成为压敏体61内的吸入压力Ps与控制流体供给室17内的控制压力Pc的差压较小的状态。因此，压敏体61比图5的状态更难以因控制流体供给室17内的控制压力Pc而收缩，CS阀芯51从阀壳体10的CS阀座10a分离，CS阀50稍微打开。
这样，由于是在压敏体61的内侧作用有吸入压力Ps，在压敏体61的外侧作用有控制压力Pc的结构，因此，即使空调系统的膨胀阀的输出增加，向可变容量型压缩机的吸入室供给的吸入流体的吸入压力Ps急剧增高，压敏体61也能够利用控制流体的控制压力Pc与吸入流体的吸入压力Ps的差压，调整CS阀50的开度，所以对于急剧的输出变动也响应性较高，能够迅速地将可变容量型压缩机控制为目标控制压力Pc。
另外，由于压敏体61的有效承压面积A形成为大于连通路14的截面积B，因此在螺线管80驱动时，控制压力Pc作用于使压敏体61收缩的方向，能够通过控制压力Pc可靠地缓和吸入压力Ps。
另外，在盖部件11上形成有沿轴向贯通的供给口11a，吸入流体从供给口11a朝向轴向被供给到压敏体61内，因此，能够对压敏体61的承压部62a立即传递吸入流体的吸入压力Ps。
另外，在阀壳体10上一体地形成有CS阀座10a和引导孔10b，因此能够提高CS阀芯51的动作的精度。
实施例2
参照图7，对实施例2的容量控制阀进行说明。此外，针对与上述实施例1相同结构，省略重复的说明。
如图7所示，在本实施例中，CS阀150由以下部分构成：伸出部153，其从驱动杆831的轴向左端部831a附近向外径方向伸出；以及CS阀座110a，其形成于阀壳体10的连通路14的轴向左侧的开口部的内径部。即，驱动杆831兼作CS阀芯151，CS阀150由CS阀芯151的伸出部153和CS阀座110a构成。另外，CS阀芯151的伸出部153配置在控制流体供给室17内，通过伸出部153的轴向右侧面与CS阀座110a接触或分离，从而开闭CS阀150。另外，驱动杆831通过驱动螺线管而向轴向右侧移动，驱动杆831的轴向左端部831a与压敏体611连接。
另外，虽然未图示，但作为本实施例的复位弹簧的螺旋弹簧配置为对驱动杆831向作为CS阀150的开阀方向的轴向左方施力。即，实施例1、2的容量控制阀V虽然结构不同，但都是常开型。因此，在容量控制阀V的非通电状态下，可动铁芯84通过螺旋弹簧的作用力被向轴向左方按压，由此，CS阀芯151的伸出部153与CS阀座110a分离，CS阀150打开。此时，在压敏体611的吸入压力Ps与控制流体供给室17内的控制压力Pc的差压较大的情况下，驱动杆831的压敏体611的作用力几乎不会作用于驱动杆831。
如图7(a)所示，在容量控制阀V的通电状态下，在压敏体611的吸入压力Ps与控制流体供给室17内的控制压力Pc的差压较大的情况下，压敏体611收缩，因此在向轴向左方拉伸驱动杆831的方向上作用有压敏体611的作用力，CS阀芯151的伸出部153从CS阀座110a分离，CS阀150稍微打开。
另一方面，如图7(b)所示，在容量控制阀V的通电状态下，在压敏体611的吸入压力Ps与控制流体供给室17内的控制压力Pc的差压较小的情况下，压敏体611伸长，因此在向轴向右方推出驱动杆831的方向上作用有压敏体611的作用力，CS阀芯151的伸出部153落座于CS阀座110a，CS阀150关闭。
通过设为这样的形式，能够对随着控制室内的控制压力Pc变高，活塞的行程量增加，随着控制室内的控制压力Pc变低，活塞的行程量减少的可变容量型压缩机有效。
以上，通过附图对本发明的实施例进行了说明，但是具体的结构不限于这些实施例，即便在不脱离本发明主旨的范围内进行变更、追加，也包含在本发明中。
例如，在上述实施例中，对CS阀芯兼作贯通配置在螺线管80的线圈86上的驱动杆的形态进行了说明，但不限于此，也可以构成为CS阀芯与驱动杆分体构成，与驱动杆一起沿轴向往复移动自如。
另外，在上述实施例中，对在阀壳体的内周面上一体地形成有CS阀座和引导孔的情况进行了说明，但不限于此，也可以独立地设置具有CS阀座的阀壳体和具有引导孔的阀壳体。
另外，引导部不限于形成在阀壳体上，例如也可以形成在中心柱82的插通孔82c的一部分上。
符号说明
10：阀壳体；10a：CS阀座；11：盖部件；11a：供给口；13：Ps口；14：连通路(阀口)；15：Pc口；16：吸入流体供给室；17：控制流体供给室；50：CS阀；51：CS阀芯；61：压敏体(压力驱动部)；62s：内部(另一侧的空间)；63：弹簧；80：螺线管；83：驱动杆；85：螺旋弹簧(复位弹簧)；110a：CS阀座；150：CS阀；151：CS阀芯；611：压敏体；831：驱动杆；Pc：控制压力；Pd：排出压力；Ps：吸入压力；V：容量控制阀。

Claims (5)

1.一种容量控制阀，其具备：
阀壳体，其形成有始终供给吸入压力的吸入流体的吸入流体供给室和始终供给控制压力的控制流体的控制流体供给室；
CS阀，其由通过螺线管沿轴向驱动的CS阀芯、和设置在所述控制流体供给室与所述吸入流体供给室的连通路上且能够供所述CS阀芯接触或分离的CS阀座构成；以及
压力驱动部，其以密封状配置在所述控制流体供给室内，对所述CS阀芯向与所述螺线管的驱动方向相反的方向施力；
所述压力驱动部由能够沿轴向伸缩的压敏体构成；
所述吸入流体的所述吸入压力始终作用在所述压敏体的内表面上；
当所述CS阀关闭时，所述控制流体的所述控制压力作用在所述压敏体的外表面上。
2.根据权利要求1所述的容量控制阀，其中，
所述压力驱动部的有效承压面积大于所述CS阀座的阀口的面积。
3.根据权利要求1或2所述的容量控制阀，具备保持所述压敏体的保持部件，在所述保持部件上朝向轴向形成有与所述压敏体的内部连通的所述吸入流体的供给口。
4.根据权利要求1或2所述的容量控制阀，与所述压敏体独立地具备对所述CS阀芯向与所述螺线管的驱动方向相反的方向施力的复位弹簧，在所述螺线管未驱动时，所述CS阀芯与所述压敏体处于非接触状态。
5.根据权利要求4所述的容量控制阀，其中，
所述压敏体具备对所述CS阀芯向与所述螺线管的驱动方向相反的方向施力的弹簧，所述弹簧的弹簧常数比所述复位弹簧高。
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