CN1385614A - 一种可变排量压缩机的控制阀 - Google Patents

Abstract

一种控制阀(CV),包括容纳圆筒(52)、线圈(61)、固定铁心(53)、可动铁心(56)和阀件(45)。在固定铁心(53)和可动铁心(56)之间产生电磁力,使可动铁心(56)相对于固定铁心(53)移动。阀件(45)调整阀孔(43)的开启程度。在固定铁心(53)的一端设有平面(81)和圆周侧壁(82)。圆周侧壁(82)的断面呈锥形并带有倾斜内表面(82a)。倾斜内表面(82a)和平面(81)构成凹进部分(83)。可动铁心(56)带有截头锥体部分(86)。截头锥体部分(86)包括平直顶端面(84)和环形倾斜面(85)。圆周侧壁(82)的锥角(θ)等于或小于二十度。截头锥体部分(86)的平直顶端面(84)的直径等于或大于所述环形倾斜面(85)最大直径的百分之八十。

Description

一种可变排量压缩机的控制阀

技术领域

本发明涉及一种用来控制空调器致冷回路中可变排量压缩机排量的控制阀。

背景技术

一种这样的控制阀包括压力传感机构和电磁致动器。压力传感机构检测致冷回路中压力监测点处的压力。根据压力监测点处的压力变化来驱动压力传感件。因此，阀件移动使可变排量压缩机的排量改变以抵消压力的变化。结果，使压力监测点处的压力维持在目标水平。电磁致动器根据外部提供的电流大小通过改变施加到阀件上的电磁力来改变目标水平。

图8示出了这种电磁致动器101的结构。电磁致动器101中包括容纳圆筒102。固定铁心103和可动铁心104装在圆筒102中。线圈105放在圆筒102周围。当电流输送到线圈105上时，在固定铁心103和可动铁心104之间产生电磁力，使可动铁心104移动。可动铁心104的移动通过杆件106传递到阀件上(未示出)。

在对着可动铁心104的固定铁心103的下端形成平直内表面107和圆周侧壁108。圆周侧壁108的内圆周面被称作倾斜面108a。内表面107由倾斜面108a围绕。圆周侧壁108的横断面形成锐角。内表面107和圆周侧壁108构成凹进部分109。在对着固定铁心103的可动铁心104的上端形成平直顶端面110和环形倾斜面111。倾斜面111在顶端面110的周围形成。顶端面110和倾斜面111构成截头锥体部分112。

当线圈105接收到的电流比较小时，与可动铁心104连接在一起的阀件的位置是不稳定的(这种状态将在优选实施例部分中加以介绍)。这使得电磁力由于可动铁心104和固定铁心103之间的距离变化而产生波动。图8所示的结构可以抑制这样的波动。这种结构还可以增加电磁致动器101施加到阀件上的电磁力的最大水平。

举例来说，假设固定铁心103具有三角形断面，且可动铁心104形成对应于固定铁心103形状的圆锥体，如图9(a)中示意性所示。这种结构可以减少可动铁心104移动时，固定铁心103和可动铁心104之间最短距离的变化。

因此，如图9(b)中的曲线图所示，由致动器101施加到阀件上的电磁力因可动铁心104位置的变化而相对比较平缓地变化。这使得线圈105接收到小电流时，也可以稳定阀件的位置。图8中可动铁心104和固定铁心103的形状设置成可以达到图9(a)所示结构的效果。具体地说，截头锥体部分112(带有倾斜面111)和凹进部分109(带有倾斜面108a)相互面对。

此外，假设固定铁心103的整个底面和可动铁心104的整个顶面是平直的，如图10(a)中示意性所示。在这种结构中，当可动铁心104靠近固定铁心103时磁通量增加。

因此，如图10(b)中的曲线图所示，由致动器101施加到阀件上的电磁力的最大值增加了。这使得目标压力水平能够设置到较高的水平，其中目标压力在压力传感机构的工作中被用作参照基准。换句话说，一定水平的目标压力可以用较小的致动器101来设置。这减小了控制阀的尺寸。图8中可动铁心104和固定铁心103的形状被确定可以达到图10(a)所示结构的效果。具体地说，带有平直顶端面110的截头锥体部分112和带有平直内表面107的凹进部分109相互面对。

然而，在现有技术中，固定铁心103的凹进部分109和可动铁心104的截头锥体部分112的尺寸和形状没有最优化。因此，不能得到满意的效果。

发明内容

因此，本发明的一个目的是要提供一种可变排量压缩机的控制阀，其中可动铁心和固定铁心相互面对部分的形状进行了优化。

为了达到上述和其它的目的，根据本发明提供了一种改变压缩机排量的控制阀。这种控制阀包括容纳圆筒、位于容纳圆筒周围的线圈、位于容纳圆筒中的固定铁心、位于容纳圆筒中的可动铁心、和连接到可动铁心的阀件。当电流输送到线圈中时，在固定铁心和可动铁心之间产生电磁力，因此使可动铁心在容纳圆筒中相对于固定铁心移动。当可动铁心移动时，阀件相应移动以调整阀孔的开启程度。在相互面对的可动铁心和固定铁心中一个的一端设有平面和围绕该平面的圆周侧壁。圆周侧壁的断面呈锥形并带有倾斜内表面。该倾斜内表面和所述平面构成凹进部分。在可动铁心和固定铁心中对着凹进部分的那一个的一端设有截头锥体部分。截头锥体部分包括平直顶端面和环形倾斜面。圆周侧壁的锥角等于或小于二十度。截头锥体部分的平直顶端面的直径等于或大于环形倾斜面最大直径的百分之八十。

本发明也可以应用于在空调器致冷回路中使用的压缩机。这种压缩机包括控制室、排出通道、供给通道和控制阀。通过调整控制室中的压力可改变压缩机排量。排出通道将控制室连接到致冷回路的吸入压力区。供给通道将致冷回路的排出压力区连接到控制室。控制阀改变压缩机的排量。控制阀包括容纳圆筒、位于容纳圆筒周围的线圈、位于容纳圆筒中的固定铁心、位于容纳圆筒中的可动铁心、和连接到可动铁心的阀件。当电流输送到线圈中时，在固定铁心和可动铁心之间产生电磁力，因此使可动铁心在容纳圆筒中相对于固定铁心移动。当可动铁心移动时，阀件相应移动以调整阀孔的开启程度。在相互面对的可动铁心和固定铁心中一个的一端设有平面和围绕该平面的圆周侧壁。圆周侧壁的断面呈锥形并带有倾斜内表面。该倾斜内表面和所述平面构成凹进部分。在可动铁心和固定铁心中对着凹进部分的那一个的一端设有截头锥体部分。截头锥体部分包括平直顶端面和环形倾斜面。圆周侧壁的锥角等于或小于二十度。截头锥体部分的平直顶端面的直径等于或大于环形倾斜面最大直径的百分之八十。

通过下面结合附图的介绍，以及借助实施例描述发明原理的方式，本发明的其他方面和优点将会更加清楚。

附图说明

本发明，以及其目的和优点，将通过下面结合附图介绍优选实施例的方式得以理解。其中：

图1是根据本发明第一个实施例的旋转斜盘式可变排量压缩机的剖视图；

图2是用于图1所示压缩机中的控制阀的剖视图；

图3(a)、3(b)、3(c)是显示图2所示控制阀如何工作的剖视图；

图4是图2所示控制阀的局部放大剖视图；

图5示出了作用在图2所示控制阀传动杆上的载荷关于杆件位置和施加到控制阀线圈上电流负载比的曲线图；

图6(a)是得到图2所示控制阀最大电磁力的图表；

图6(b)是得到相对于开启程度的电磁力变化率的图表；

图6(c)是具有图2所示控制阀特性的最优结构的图表；

图7是根据本发明第二个实施例的控制阀的局部放大剖视图；

图8是现有技术控制阀的放大局部剖视图；

图9(a)是用来说明现有技术控制阀特性的示意图；

图9(b)是用来说明现有技术控制阀特性的曲线图；

图10(a)是用来说明现有技术控制阀特性的示意图；和

图10(b)是用来说明现有技术控制阀特性的曲线图。

具体实施方式

现在将介绍根据本发明第一个实施例的控制阀CV。控制阀CV用于汽车空调器致冷回路的旋转斜盘式可变排量压缩机中。

如图1所示，压缩机包括外壳11。外壳11中设有控制室，在本实施例中为曲柄腔12。传动轴13可旋转地安置在曲柄箱12中。传动轴13连接到作为汽车驱动源的发动机E上，并由发动机E驱使旋转。

凸板14位于曲柄腔12中，并固定在传动轴13上以便与传动轴13整体旋转。凸轮盘，在本实施例中为位于曲柄腔12中的旋转斜盘15。旋转斜盘15可倾斜和可滑动地由传动轴13支承。铰链机构16位于凸板14和旋转斜盘15之间。铰链机构16使得旋转斜盘15能够与凸板14和传动轴13整体旋转，并能够相对传动轴13倾斜。

在外壳中设有缸孔11a(图中只示出了一个)。单头活塞17可往复运动地容纳在每一个缸孔11a中。每个活塞17通过一对支承垫块18与旋转斜盘15的边缘部分相连。当旋转斜盘15随传动轴13旋转时，支承垫块18将旋转运动转化为活塞17的往复运动。

阀板组件19位于缸孔11a的后端(在图中是右端)。每个缸孔11a中由相关的活塞17和阀板组件19构成压缩室20。在阀板组件19后侧的外壳11中形成吸入腔21和排出腔22。吸入腔21构成吸入压力区的一部分，而排出腔22构成排出压力区的一部分。

在阀板组件19中设有多组吸入口23和排出口25。在阀板组件19上还设有吸入阀瓣24和排出阀瓣26。每个吸入阀瓣24对应于其中一个吸入口23，而每个排出阀瓣26对应于其中一个排出口25。每一组端口23、25对应于其中一个缸孔11a。

当每个活塞17从上止点位置移动到下止点位置时，制冷剂气体从吸入腔21通过相应的吸入口23和相应的吸入阀瓣24吸入到相连的压缩室20中。接着，当活塞17从下止点移动到上止点时，制冷剂气体被压缩到预定的压力水平，并通过相应的排出口25和相应的排出阀瓣26排出到排出腔22中。

在外壳11中设有排出通道27和供给通道28。排出通道27使曲柄腔12与吸入腔21相连。供给通道28使排出腔22与曲柄腔12相连。控制阀CV位于供给通道28中。

通过调整控制阀CV的开启程度来控制通过供给通道28输送到曲柄腔12中的高压气体的流速。曲柄腔12中的压力是由通过供给通道28输送到曲柄腔12中的气体与通过排出通道27从曲柄腔12中流出的制冷剂气体的流速比率来确定的。当曲柄腔压力变化时，曲柄腔压力与压缩室20中压力之间的的压差也变化，由于它们之间有活塞17，因此使旋转斜盘15的倾斜角发生改变。于是，每个活塞17的冲程或压缩机的排量也发生了变化。

当曲柄腔压力降低时，旋转斜盘15的倾斜角增大，使压缩机排量增加。图1中的虚线示出了旋转斜盘15的最大倾斜角位置。凸板14可防止旋转斜盘15进一步倾斜。当曲柄腔压力升高时，旋转斜盘15的倾斜角减小，于是使压缩机排量减少。图1中的实线示出了旋转斜盘15的最小倾斜角位置。

如图1所示，致冷回路包括压缩机和外部致冷回路30。外部回路30包括冷凝器31、膨胀阀32和蒸发器33。二氧化碳被用作制冷剂。

第一压力监测点P1位于排出腔22中。第二压力监测点P2位于连接排出腔22和冷凝器31的管道中。第一压力监测点P1处的压力被称作PdH。第二压力监测点P2处的压力被称作PdL。压力PdH和压力PdL之间的压差被称作ΔPd。第二压力监测点P2在朝着冷凝器31的方向或顺气流方向上与第一压力监测点P1隔开。第一压力监测点P1通过第一压力传入通道35与控制阀CV相连。第二压力监测点P2通过第二压力传入通道36与控制阀CV相连(见图2)。

如图2所示，控制阀CV包括阀壳体41。阀壳体41中设有阀腔42、传递通道43和压力传感腔44。传动杆45贯穿阀腔42和传递通道43。传动杆45沿轴线方向或附图中的竖直方向移动。传动杆件45包括由一细小部分相互连接起来的上段和下段。细小部分可滑动地安装在传递通道43中。传动杆45起到阀件的作用。传动杆45的上段将传递通道43与压力传感腔44隔开。阀腔42通过供给通道28的下游段与曲柄腔12相连。传递通道43通过供给通道28的上游段与排出腔22相连。阀腔42和传递通道43构成供给通道28的一部分。

传动杆45下段的顶端部分的功能如同位于阀腔42中的开度调节器46。设在阀腔42和传递通道43之间的台阶的功能如同阀座47。传递通道43的功能如同阀孔。当传动杆45从图2和3(a)的位置或最低位置移动到图3(c)的位置或最高位置时，开度调节器46与阀座47接触，使传递通道43与阀腔42隔开。即，开度调节器46控制供给通道28的开启程度。

压力传感件，在本实施例中为一波纹管48，位于压力传感腔44中。波纹管48的顶端固定在阀门外壳41上。波纹管48的可移动的下端部48a中设有杆件接收凹座59。传动杆45上段的一部分宽松装配在杆件接收凹座59中。压力传感腔44和波纹管48构成压力传感机构。

压力传感腔44分成第一压力腔49和第二压力腔50，其中第一压力腔49即是波纹管48的内部，第二压力腔50即是波纹管48的外部。第一压力腔49通过第一压力传入通道35暴露于第一压力监测点P1处的压力PdH。第二压力腔50通过第二压力传入通道36暴露于第二压力监测点P2处的压力PdL。

波纹管48的下端部48a朝传动杆45方向的移动会由于下端部48a与第二压力腔50底部接触而受到限制。换句话说，第二压力腔50的底部起到压力传感件限位块的作用。波纹管48的弹性促使其下端部48a朝第二压力腔50的底部方向移动。波纹管48的力是基于其自身弹性的打开阀门的力，被称作f2。

电磁致动器51位于阀壳体41的下面。杯形容纳圆筒52位于致动器51的径向中心。圆筒形固定铁心53压配合到容纳圆筒52的上开口中。固定铁心53是用磁性材料如铁基材料制成的。固定铁心53在容纳圆筒52的最底部形成一可动铁心腔54。

用磁性材料制成的环形底板55从下开口固定到致动器51的下端。底板55带有一中心孔并包括从中心孔边缘向上突出的圆筒形部分55a。通过将圆筒形部分55a装配到容纳圆筒52的周围并塞入容纳圆筒52周围的环形间隙中，使底板55固定到致动器51上。

倒杯状的可动铁心56装在可动铁心腔54中。可动铁心56是用磁性材料制成的并可沿轴线方向移动。可动铁心56的移动由容纳圆筒52的内表面52a导向。在固定铁心53的中心部分设有一轴向导向孔57。传动杆45的下部可移动地安置在导向孔57中。

传动杆45的下端固定在可动铁心腔54内的可动铁心56中，因此可动铁心56与传动杆45作为一个整体移动。传动杆45和可动铁心56的向上移动会由于传动杆45的开度调节器46与阀座47接触而受到限制。当传动杆45和可动铁心56处于最高位置时，开度调节器46将传递通道43完全关闭(见图3(c))。

弹簧座58装配在传动杆45的周围并位于阀腔42中。螺旋弹簧60在弹簧座58和靠近阀座47的这部分阀壳体41之间延伸。螺旋弹簧60朝远离阀座47的方向推动开度调节器46。螺旋弹簧60的弹性常数比波纹管48的小很多。由螺旋弹簧60施加到传动杆45上的力f1基本上是恒定的，与开度调节器46和阀座47之间的距离或弹簧60的压缩状态无关。

如图2和3(a)所示，传动杆45(阀件)和可动铁心56的向下移动会由于可动铁心56的下端面与可动铁心腔54的底部接触而受到限制。因此可动铁心腔54的底部起到阀件限位件的作用。当传动杆45和可动铁心56处于最低位置时，开度调节器46与阀座47的分开距离为X1+X2，并使传递通道43的开启程度达到最大。在这种状态下，波纹管48的杆件接收凹座59与第二压力腔50的底部接触，而传动杆45的顶面45a与杆件接收凹座59的顶板59a之间的隔开距离为X1。

线圈61缠绕在容纳圆筒52的周围以包围固定铁心53和可动铁心56。线圈61与一驱动电路71相连，而驱动电路71与控制器(电脑)70相连。控制器70与一外部信息检测器72相连。控制器70从检测器72中接收外部信息(空调器的通断状态、车厢温度、目标温度)。根据所接收到的信息，控制器70指挥驱动电路71将电流输送到线圈61中。

来自驱动电路71的电流在线圈61中产生磁力线。磁力线穿过底板55和容纳圆筒52流向可动铁心56，然后从可动铁心56穿过固定铁心53流向线圈61。于是，在可动铁心56和固定铁心53之间产生电磁引力F，其大小对应于输送到线圈61中电流的水平。力F通过可动铁心56传递到传动杆45上。输送到线圈61中的电流是通过调整外加电压来控制的。在本实施例中，外加电压是通过脉冲宽度调制来控制的。

传动杆45(阀件)的位置或控制阀CV的开启程度是以下述方式确定的。

图2和3(a)示出了没有电流输送到线圈61中的状态(负载比＝0％)。在这种状态下，螺旋弹簧60向下的力f1是确定传动杆45位置的主要因素。因此，传动杆45由于受螺旋弹簧60的力f1作用而处于最低位置，开度调节器46与阀座47的隔开距离为X1+X2，使传递通道43完全打开。

因此，在上述状态下，曲柄腔12中的压力达到最大，使曲柄腔压力与压缩室20中压力的压差增大，其中曲柄腔12和压缩室20之间设有活塞17。结果，旋转斜盘15的倾斜角变到最小，从而使压缩机的排量减到最小。

当传动杆45处于最低位置时，传动杆45的顶面45a与杆件接收凹座59的顶板59a之间隔开的距离至少为X1。在这种情况下，波纹管48的下端部48a的位置主要是由基于压差ΔPd(ΔPd＝PdH-PdL)的向下压力和波纹管48的向下力f2所确定。所以，波纹管48的下端部分48a受此合力的作用而压紧在第二压力腔50的底部。当波纹管48的下端部分48a与第二压力腔50的底部接触时，作用在下端部分48a上的波纹管48的力f2基本上消除。

当对应于负载比范围内最小负载比的电流输送到线圈61中时，向上的电磁力F超过弹簧60的向下力f1。于是，如图3(b)所示，使传动杆45从最低位置向上移动至少X1的距离而与杆件接收凹座59的顶板接触。换句话说，传动杆45与波纹管48接合。

当传动杆45与波纹管48完全接合时，向上的电磁力F反抗基于压差ΔPd的力，其中电磁力F被弹簧60的向下力f1削弱，而基于压差ΔPd的力被波纹管48的向下力f2加强。杆件45的开度调节器46相对于阀座47的位置被确定，使得相反的力达到平衡。由压差ΔPd控制的控制阀CV的有效开启程度被确定在图3(b)所示中等开启位置和图3(c)所示完全闭合位置之间。

例如，当致冷回路中制冷剂的流速由于发动机E转速的降低而减小时，基于压差ΔPd的向下压力减小。于是，作用在传动杆45上的向下压力不能与向上的电磁力F相平衡。所以，传动杆45(阀件)向上移动而使传递通道43的开启程度减小。这使曲柄腔12中的压力降低。因此，旋转斜盘15的倾斜角增大，从而使压缩机的排量增加。当压缩机排量增加时，致冷回路中制冷剂的流速加大，使压差ΔPd增大。

当致冷回路中制冷剂的流速由于发动机E转速的升高而加大时，基于压差ΔPd的向下压力增大。于是，作用在传动杆45上的向上电磁力F不能与向下压力相平衡。所以，传动杆45(阀件)向下移动而使传递通道43的开启程度增大。这使曲柄腔12中的压力增大。因此，旋转斜盘15的倾斜角减小，从而使压缩机的排量减少。当压缩机排量减少时，致冷回路中制冷剂的流速减小，使压差ΔPd减小。

当输送到线圈61中电流的负载比增大而使向上的电磁力F增大时，基于压差ΔPd和弹簧的向下压力不能与作用在传动杆45上的向上力相平衡。所以，传动杆45(阀件)向上移动而使传递通道43的开启程度减小。结果，使压缩机的排量增加。因此，致冷回路中制冷剂的流速加大，从而使压差ΔPd增大。

当输送到线圈61中电流的负载比减小而使电磁力相应减小时，作用在传动杆45上的向上力不能与基于压差ΔPd和弹簧的向下压力相平衡。所以，传动杆45(阀件)向下移动而使传递通道43的开启程度增大。因此，使压缩机的排量减少。结果，致冷回路中制冷剂的流速减小，从而使压差ΔPd减小。

如上所述，压差ΔPd的目标值是由输送到线圈61中电流的负载比决定的。控制阀CV根据压差ΔPd的变化自动确定传动杆45(阀件)的位置以维持压差ΔPd的目标值。压差ΔPd的目标值是通过调整输送到线圈61中电流的负载比从外部控制的。

控制阀CV的电磁致动器51具有以下特性。

如图4所示，在固定铁心53的下端部形成一面对可动铁心56的凹进部分83。凹进部分83包括环形平面81和圆周侧壁82。平面81垂直于阀壳体41的轴线。圆周侧壁82的断面呈锥形并带有倾斜内表面82a。可动铁心56的上端部形成一对着固定铁心53的截头锥体部分86。在截头锥体部分86的顶端形成垂直于阀壳体41轴线的环形顶端面84。另外，在顶端面84的周围形成环形倾斜面85。

凹进部分83的平面81的直径与截头锥体部分86的顶端面84的直径相同，该直径被称作直径r。凹进部分83的圆周侧壁82的锥角与截头锥体部分86中倾斜面85的锥角相同，被称作锥角θ。

锥角θ等于或小于20度(在本实施例中为16度)。截头锥体部分86的顶端面84的直径r等于或大于截头锥体部分86的最大直径部分85b的直径R的80％。换句话说，比率r/R等于或大于80％(在本实施例中为84％)。

线圈61在接收到具有最大负载比的电流时产生最大电磁力Fmax。最大电磁力Fmax大于上面用虚线表示的对比实例(锥角θ＝25度，r/R＝77％)中的最大电磁力。因此，在不增加致动器51尺寸的情况下可以获得较大的压差ΔPd值(制冷剂流速)。

当线圈61接收到具有最小负载比的电流时，因可动铁心56与固定铁心53之间距离改变而引起的电磁力F变化，或电磁力F曲线的斜率，小于图5中下面虚线所表示的对比实例的斜率。所以，表示电磁力F的特性线(最小负载比时)与表示弹性合力f1+f2的特性线在完全闭合位置和中等开启位置之间的中点相交。因此，当压差ΔPd为零时，即使线圈61接收到最小负载比的电流，也可以使开度调节器46的位置处于完全闭合位置和中等开启位置之间。

在完全闭合位置和中等开启位置之间的范围内，对比实例的电磁力F总是大于弹性合力f1+f2。因此，当压差ΔPd为零时，如果线圈61接收到负载比等于或大于最小负载比的电流，会使开度调节器46移动到完全闭合的位置。如果从最小负载比开始逐渐增大输送到线圈61中电流的负载比，使得压缩机排量从致冷回路中压力均衡的状态(ΔPd＝0)开始逐渐增大，开度调节器46会突然将传递通道43完全关闭。这会突然和过度地增大压缩机排量。结果，作用在发动机E上的压缩机转矩(驱动压缩机所需要的转矩)突然和过度地增大，使汽车的驾驶性能降低。

锥角θ(0度＜θ≤20度)和r与R比率(80％≤r/R＜100％)的优选范围是以下述方式得到的。

图6(a)是实验结果图表，示出了在锥角θ和比率r/R的不同组合情况下由致动器51产生的最大电磁力Fmax是否等于或大于预定的水平。在图6(a)的图表中，锥角θ从14度至25度以一度作为增量，而比率r/R从76％至86％以百分之二作为增量。每个符号○代表在相应的组合中最大电磁力Fmax等于或大于预定的水平。每个符号X代表在相应的组合中最大电磁力Fmax不能超过预定的水平。如图表中清楚所示，当比率r/R增大时，或当凹进部分83中平面81的面积和顶端面84的面积增大时，最大电磁力Fmax增大。特别是，在比率r/R等于或大于80％的组合中，所有组合都具有符号○。

图6(b)是实验结果图表，示出了当线圈61接收到最小负载比的电流时，电磁力F相对于阀门开启程度的变化率是否等于或小于预定的水平。锥角θ和比率r/Rx100的增量与图6(a)中的相同。每个符号○代表在相应的组合中电磁力F的变化率等于或小于预定的水平，或力F是逐渐变化的。每个符号X代表电磁力F的变化率超过预定的水平。如图6(b)的图表中清楚所示，当锥角θ较小时，电磁力F是逐渐变化的。特别是，在锥角θ等于或小于20°的组合中，所有组合都具有符号○。

因此，同时满足图6(a)和6(b)的优选范围是当锥角θ小于或等于20度且r与R的比率大于或等于80％时，如图6(c)中的最终确定图表所示。

考虑到上述特性曲线，很容易推算出某些未在图6(c)所示范围内的组合(即θ在0度和14度之间且r/R从80％至86％的情况，以及θ在14度和20度之间且r/R在86％和100％之间的情况)也是具有符号○的。然而，在这些情况下，圆周侧壁82不是太长太薄就是太短。如果圆周侧壁82太长太薄，其强度就降低。如果圆周侧壁82太短，又难以机械加工。因此，锥角θ的理想范围是从14度至20度，而比率r/R的理想范围是从80％至86％。

上述实施例具有以下优点。

(1)如上所述，在不增加致动器51尺寸或控制阀CV尺寸的情况下，可以使压差ΔPd(制冷剂流速)设置得相对较大。同时，当线圈61接收到低负载比的电流时，控制阀CV具有稳定的工作特性。

(2)凹进部分83的平面81和截头锥体部分86的顶端面84具有相同的直径r。凹进部分83中圆周侧壁82的角度，以及由截头锥体部分86的倾斜面85和容纳圆筒52的内表面52a所形成的角度是同一个角度θ。因此，凹进部分83的形状与截头锥体部分86的形状一致，使最大电磁力Fmax增加。此外，即使凹进部分83中圆周侧壁82的角度与倾斜面85的角度相差±1度，仍可以得到优点(1)。

(3)控制阀CV通过调整供给通道28的开启程度来控制压缩机的排量。控制阀CV中的阀腔42是通过传递通道43以及供给通道28的上游段与排出腔22相连的，其中传递通道43是由开度调节器46进行调节的。因此，可以降低传递通道43与位于传递通道43旁的第二压力腔50之间的压差。这样可以防止气体在腔室43和50之间流动。所以，可以精确地控制压缩机的排量。

然而，传递通道43的高压(排出压力)沿阀门打开的方向，或沿与电磁力F相反的方向作用在开度调节器46上，使得通过致动器51施加到波纹管48上的载荷减小。由于在所示实施例中二氧化碳被用作制冷剂，所以排出压力或传递通道43中的压力往往会比将氟氯化碳用作制冷剂的情形要高。由于在不增大尺寸的情况下可以使最大电磁力Fmax增加，所以这种控制阀CV在允许将压差ΔPd(制冷剂流速)设置得较大的二氧化碳回路中是特别有利的。

(4)弹簧60将与电磁力F相反的力f1施加到传动杆45上。弹簧60在可动铁心腔54之外(在所示实施例中位于阀腔42中)。因此与弹簧60位于可动铁心腔54中的情况(例如，图7所示实施例)相比，上述实施例增加了设计的灵活性，使得可动铁心56和固定铁心53上相互面对的平面81、84的面积能够增大。最大电磁力Fmax可以相应增加以促进优点(1)。

图7示出了根据第二个实施例的控制阀CV。

如图7所示，第二个实施例的控制阀CV在螺旋弹簧60的位置上与第一个实施例的控制阀CV不同。在第二个实施例中，螺旋弹簧60不是位于阀腔42中，而是位于可动铁心腔54中。具体地说，弹簧60在固定铁心53和可动铁心56之间延伸，沿阀门打开的方向或沿与电磁力F相反的方向将力f1施加到可动铁心56上。可动铁心56是圆筒形的，其封闭端位于底部。弹簧60位于圆筒中。第二个实施例的控制阀CV具有第一个实施例的控制阀CV的优点(1)至(3)。

对于那些在本技术领域内的工程技术人员而言，很容易理解到，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还能以许多其它特定方式实施本发明。特别是，可以理解本发明还能够以下列方式实施。

凹进部分83可以设在可动铁心56中，而截头锥体部分86可以设在固定铁心53中。即，可动铁心56和固定铁心53的形状可以与所示实施例中的相反。

第一压力监测点P1可以位于包括蒸发器33和吸入腔21的吸入压力区中，而第二压力监测点P2可以位于吸入压力区中在第一压力监测点P1下游的位置。

第一压力监测点P1可以位于包括排出腔22和冷凝器31的排出压力区中，而第二压力监测点P2可以位于包括蒸发器33和吸入腔21的吸入压力区中。

在所示实施例中，压力监测点P1、P2位于致冷回路的主回路即蒸发器33、吸入腔21、缸孔11a、排出腔22和冷凝器31中。也就是说，压力监测点P1和P2在致冷回路的高压区或低压区中。然而，压力监测点P1、P2的位置并不限于所示实施例中介绍的位置。比如，压力监测点P1、P2可以位于曲柄腔12中，曲柄腔12是用来控制排量的中压区分路，该分路包括供给通道28、曲柄腔12和排出通道27。

第一压力监测点P1可以位于包括排出腔22和冷凝器31的排出压力区中，而第二压力监测点P2可以位于曲柄腔12中。

在压力传感腔44中，波纹管48的内部可以被用作第二压力腔50，而波纹管48的外部可以被用作第一压力腔49。在这种情况下，第一压力监测点P1位于曲柄腔12中，而第二压力监测点P2位于蒸发器33和吸入腔21之间的吸入压力区中。

控制阀CV的压力传感机构可以由吸入压力或排出压力来驱动。具体地说，在所示实施例中，可以只使用第一压力监测点P1，而第二压力腔50可以是真空的或暴露于大气压力下。

本发明可以应用于不包含压力传感机构的电磁控制阀门中。

本发明可以应用于排出控制阀中，排出控制阀通过控制排出通道27的开启程度来控制曲柄腔12中的压力。

本发明可以应用于通过调整排出通道27和供给通道28的开启程度来控制曲柄腔12中压力的控制阀。在这种情况下，排出通道27和供给通道28可以像所示实施例中那样是相互独立的。或者，排出通道27和供给通道28可以有一个在控制阀和曲柄腔12之间的公用部分。如果通道27、28具有公用部分，可以利用单个阀件来调整通道27、28的开启程度。在这种情况下，可以使用三通控制阀件。

因此，本发明的例子和实施例被认为是说明性的而非限制性的，本发明并没有被限制在所给出的细节上，而是可以在所附 的范围内及其等效形式下进行变化。

Claims (11)

1.一种用来改变压缩机排量的控制阀(CV)，包括：

一容纳圆筒(52)；

位于所述容纳圆筒(52)周围的线圈(61)；

位于所述容纳圆筒(52)中的固定铁心(53)；

位于所述容纳圆筒(52)中的可动铁心(56)，其中，当电流输送到所述线圈(61)中时，在所述固定铁心(53)和所述可动铁心(56)之间产生电磁力，因此所述可动铁心(56)在所述容纳圆筒(52)中相对于所述固定铁心(53)移动；和

连接在所述可动铁心(56)上的一阀件(45)，其中，当所述可动铁心(56)移动时，所述阀件(45)相应移动并调整阀孔(43)的开启程度；

其中，在相互面对的所述可动铁心(56)和所述固定铁心(53)中的一个的一端设有平面(81)和围绕所述平面(81)的圆周侧壁(82)，所述圆周侧壁(82)的断面呈锥形并带有倾斜内表面(82a)，且所述倾斜内表面(82a)和所述平面(81)构成凹进部分(83)；和

其中，在所述可动铁心(56)和所述固定铁心(53)中对着所述凹进部分(83)的那一个的一端设有截头锥体部分(86)，所述截头锥体部分(86)包括平直顶端面(84)和环形倾斜面(85)；

所述控制阀(CV)的特征在于，所述圆周侧壁(82)的锥角(θ)等于或小于二十度，且所述截头锥体部分(86)中所述平直顶端面(84)的直径等于或大于所述环形倾斜面(85)最大直径的百分之八十。

2.根据权利要求1所述的控制阀(CV)，其特征在于，所述圆周侧壁(82)的锥角(θ)和所述截头锥体部分(86)中所述平直顶端面(84)的直径是根据所述线圈(61)产生的电磁力和所述电磁力相对于所述阀孔(43)开启程度的变化率来确定的。

3.根据权利要求2所述的控制阀(CV)，其特征在于，所述凹进部分(83)的所述平面(81)的直径等于所述截头锥体部分(86)的所述顶端面(84)的直径，且所述凹进部分(83)中所述圆周侧壁(82)的锥角(θ)等于由所述截头锥体部分(86)中所述环形倾斜面(85)和所述容纳圆筒(52)的内壁所形成的角度。

4.根据权利要求2或3所述的控制阀(CV)，其特征在于，所述压缩机构成空调器致冷回路的一部分并包括：

控制室(12)，其特征在于，所述压缩机的排量是通过调整所述控制室(12)中的压力来改变的；

排出通道(27)，用来将所述控制室(12)连接到所述致冷回路的吸入压力区；和

供给通道(28)，用来将所述致冷回路的排出压力区连接到所述控制室(12)；

其中，所述控制阀(CV)的所述阀孔(43)位于所述供给通道(28)中，且所述阀件(45)通过调整所述阀孔(43)的开启程度来调整所述控制室(12)中的压力。

5.根据权利要求4所述的控制阀(CV)，其特征在于，所述控制阀还包括用来容纳所述阀件(45)的阀腔(42)，所述阀腔(42)通过所述供给通道(28)的上游段与所述排出压力区相连，且基于所述致冷回路中压力的打开阀门力与所述电磁力反向作用。

6.根据权利要求4或5所述的控制阀(CV)，其特征在于，所述控制阀还包括带有一压力传感件(48)的压力传感机构，所述压力传感件(48)检测位于所述致冷回路中压力监测点(P1、P2)处的压力，所述压力传感件(48)根据所述压力监测点(P1、P2)处的压力变化发生位移而使所述阀件(45)移动，从而使所述压缩机的排量发生变化以抵消所述压力变化；和

其中，施加到所述阀件(45)上的所述电磁力根据输送到所述线圈(61)上的电流水平而变化，从而使目标压力发生变化，所述压力传感件(48)在确定所述阀件(45)的位置时将所述目标压力作为参照基准。

7.根据权利要求6所述的控制阀(CV)，其特征在于，所述压力监测点是沿所述致冷回路设置的两个压力监测点(P1、P2)中的一个，所述压力传感件(48)根据所述压力监测点(P1、P2)之间的压差变化产生位移，且所述目标压力根据输送到所述线圈(61)中电流的水平而改变。

8.根据权利要求7所述的控制阀(CV)，其特征在于，所述压力监测点(P1、P2)位于所述致冷回路的所述排出压力区中。

9.根据权利要求6至8中任何一项所述的控制阀(CV)，其特征在于，所述控制阀还包括：

阀件限位块，用来限制所述阀件(45)的位移量；

弹簧(60)，用来朝所述阀件(45)限位块方向推动所述阀件(45)，其中，所述阀件(45)可移动地与所述压力传感件(48)接合；和

压力传感件限位块，用来限制所述压力传感件(48)的位移量；

其中，所述压力传感件(48)具有弹性并被其自身的弹性朝所述压力传感件限位块方向推动，当所述阀件限位块限制住所述阀件(45)的位移而所述压力传感件限位块限制住所述压力传感件(48)的位移时，在所述阀件(45)和所述压力传感件(48)之间存在一空隙，且所述电磁力与所述弹簧(60)和所述压力传感件(48)的力反向作用。

10.一种用于空调器致冷回路的压缩机，包括：

控制室(12)，其特征在于，所述压缩机的排量是通过调整所述控制室(12)中的压力来改变的；

排出通道(27)，用来将所述控制室(12)连接到所述致冷回路的吸入压力区；

供给通道(28)，用来将所述致冷回路的排出压力区连接到所述控制室(12)；和

控制阀(CV)，用来改变所述压缩机的排量，其中，所述控制阀(CV)包括：

容纳圆筒(52)；

位于所述容纳圆筒(52)周围的线圈(61)；

位于所述容纳圆筒(52)中的固定铁心(53)；

位于所述容纳圆筒(52)中的可动铁心(56)，其中，当电流输送到所述线圈(61)中时，在所述固定铁心(53)和所述可动铁心(56)之间产生电磁力，因此所述可动铁心(56)在所述容纳圆筒(52)中相对于所述固定铁心(53)移动；和

连接在所述可动铁心(56)上的阀件(45)，其中，当所述可动铁心(56)移动时，所述阀件(45)相应移动并调整阀孔(43)的开启程度；

其中，在相互面对的所述可动铁心(56)和所述固定铁心(53)的其中一个的一端设有一平面(81)和围绕所述平面(81)的圆周侧壁(82)，所述圆周侧壁(82)的断面呈锥形并带有一倾斜内表面(82a)，且所述倾斜内表面(82a)和所述平面(81)构成一凹进部分(83)；和

其中，在所述可动铁心(56)和所述固定铁心(53)中对着所述凹进部分(83)的那一个的一端设有截头锥体部分(86)，所述截头锥体部分(86)包括平直顶端面(84)和环形倾斜面(85)；

所述压缩机的特征在于，所述圆周侧壁(82)的锥角(θ)等于或小于二十度，且所述截头锥体部分(86)中所述平直顶端面(84)的直径等于或大于所述环形倾斜面(85)最大直径的百分之八十。

11.根据权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述圆周侧壁(82)的锥角(θ)和所述截头锥体部分(86)的所述平直顶端面(84)的直径是根据所述线圈(61)产生的电磁力和所述电磁力相对于所述阀孔(43)开启程度的变化率来确定的。

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