DE102006005535A1

DE102006005535A1 - Öffnungssteuerungsventil

Info

Publication number: DE102006005535A1
Application number: DE102006005535A
Authority: DE
Inventors: Yukihiko Isesaki Taguchi
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2026-02-08
Also published as: JP4429931B2; DE102006005535B4; JP2006214396A; FR2881818A1; FR2881818B1

Abstract

Ein Öffnungssteuerungsventil (30), das in einer Klimaanlage (100) verwendet wird, die einen Kompressor (A), einen Kondensator (C), ein Expansionsventil (D) und einen Verdampfer (B) umfasst, die seriell durch einen Kältemitteldurchgang (E) verbunden sind, um die Öffnung des Kältemitteldurchgangs (E), der sich zwischen dem Auslass des Verdampfers (B) und der Einlasskammer (21) des Kompressors (A) erstreckt, zu vergrößern und zu verkleinern, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels vergrößerst und verkleinert, aufweisend einen Ventilkörper (33), einen Ventilsitz (31b), eine Einlassöffnung (31a), die sich auf der einen Seite des Ventilsitzes (31b) befindet, und eine Auslassöffnung (32a), die sich auf der anderen Seite des Ventilsitzes (31b) befindet, wobei die Öffnungsfläche der Auslassöffnung (32a) minimal aber größer als Null, wenn der Ventilkörper (33) an dem Ventilsitz (31b) anliegt, und wobei ein Graph der Öffnungsfläche der Auslassöffnung (32a) in einen Koordinatensystem, in dem die Abszisse den Anhub des Ventilkörpers (33) und die Ordinate die Öffnungsfläche der Auslassöffnung (32a) darstellt, von der Minimalfläche entlang einer abwärts-konvexen Kurve ansteigt, wenn der Anhub des Ventilkörpers (33) zunimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Öffnungssteuerungsventil, das in einer Klimaanlage verwendet wird, die einen Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer aufweist, die seriell durch einen Kältemitteldurchgang miteinander verbunden sind, um die Öffnung des Kältemitteldurchgangs, der sich zwischen dem Auslass des Verdampfers und der Einlasskammer des Kompressors ausdehnt zu vergrößern und zu verkleinern, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels erhöht und verringert.

Die offengelegte Japanische Veröffentlichung Nr. 2001-289177 lehrt ein Öffnungssteuerungsventil, das in einer Klimaanlage verwendet wird, die einen Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer aufweist, die seriell durch einen Kältemitteldurchgang miteinander verbunden sind, um die Öffnung des Kältemitteldurchgangs, der sich zwischen den Auslass des Verdampfers und der Einlasskammer des Kompressors erstreckt, zu vergrößern und zu verkleinern, wenn sich die Strömungsge schwindigkeit des Kältemittels erhöht oder verringert. Das Öffnungssteuerungsventil weist einen Ventilkörper einen Ventilsitz, eine Einlassöffnung, die sich auf der einen Seite des Ventilsitzes befindet, und eine Auslassöffnung, die sich auf der anderen Seite des Ventilsitzes befindet, auf, wobei die Öffnungsfläche der Auslassöffnung minimal aber größer als Null ist, wenn der Ventilkörper an dem Ventilsitz anliegt.

In einer Klimaanlage, die einen Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer aufweist, die seriell durch einen Kältemitteldurchgang miteinander verbunden sind, ist es wahrscheinlich, dass das Einlassventil des Kompressors einer Eigenvibration unterworfen ist, und dabei ein Einlassdruck-Pulsieren erzeugt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das in der Klimaanlage zirkuliert, niedrig ist. Das Einlassdruck-Pulsieren erzeugt beim Durchströmen des Kältemitteldurchgangs, der sich zwischen dem Auslass des Verdampfers und der Einlasskammer des Kompressors zum Verdampfer hin erstreckt, ein Geräusch. Das zuvor genannte Öffnungssteuerungsventil verringert die Öffnung des Kältemitteldurchgangs, der sich zwischen dem Auslass des Verdampfers und der Einlasskammer des Kompressors erstreckt, um das Ausbreiten des Einlassdruck-Pulsierens zum Verdampfer und dabei das Erzeugen des Geräusches zu verhindern. Das zuvor genannte Öffnungssteuerungsventil verhindert außerdem dadurch die Eigenvibration des Ventilkörpers, dass es den Ventilkörper dazu zwingt, an dem Ventilsitz anzuliegen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das in der Klimaanlage zirkuliert, niedrig ist, und verhindert dadurch dass Einlassdruck-Pulsieren, das durch die Eigenvibration des Ventilkörpers verursacht wird.

In dem zuvor genannten Öffnungssteuerungsventil, ist die Auslassöffnung von rechteckiger Form. Daher wächst, wie in der gepunkteten Kurve in 4 gezeigt, ein Funktionsgraph der Öffnungsfläche der Auslassöffnung in einem Koordinatensystem, in dem die Abszisse den Anhub des Ventilkörpers und die Ordinate die Öffnungsfläche der Auslassöffnung darstellt (im Folgenden Öffnungsflächen-Funktionsgraph genannt), linear von der Minimalfläche an, wenn sich der Anhub des Ventilkörpers erhöht. Wenn die Minimalöffnungsfläche der Auslassöffnung klein ist, wird das Verhältnis der Erhöhung der Öffnungsfläche, die einer Erhöhung des Anhubs des Ventilkörpers entspricht, zu der Minimalöffnungsfläche (Vergrößerung der Öffnungsfläche/Minimalöffnungsfläche) im Bereich einer kleinen Ventilanhebung groß. Als Folge vergrößert sich die Öffnungsfläche der Auslassöffnung und verringert sich der Differenzdruck zwischen dem Druck, der von der Seite des Auslasses des Verdampfers (Primärdruck) auf den Ventilkörper wirkt, und der Druck, der von der Seite der Einlasskammer des Kompressors (Sekundärdruck) auf den Ventilkörper wirkt, drastisch, und der Ventilkörper liegt durch die Kraft einer vorgespannten Feder gleich wieder an dem Ventilsitz an, wenn der Ventilkörper den Ventilsitz verlässt und sich um eine kleines Stück anhebt. Wenn der Ventilkörper an dem Ventilsitz anliegt, verringert sich die Öffnungsfläche der Auslassöffnung drastisch, erhöht sich der Differenzdruck zwischen dem Primärdruck und dem Sekundärdruck drastisch, und der Ventilkörper verlässt den Ventilsitz gleich wieder. Das Absetzen und Anheben des Ventilkörpers wiederholt sich und erzeugt die Eigenvibration des Ventilkörpers und dabei das Einlassdruck-Pulsieren. Das Einlassdruck-Pulsieren breitet sich zum Verdampfer der Klimaanlage aus und erzeugt dabei ein Geräusch. Daher kann in dem zuvor genannten Öffnungssteuerungsventil die Minimalöffnungsfläche der Auslassöffnung und somit die Öffnung des Kältemitteldurchgangs, der sich zwischen dem Auslass des Verdampfers und der Einlasskammer des Kompressors befindet, nicht ausreichend verringert werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels niedrig ist, und das Ausbreiten des Einlassdruck-Pulsierens, das durch die Eigenvibration des Einlassventils zum Verdampfer verursacht wird, kann nicht effektiv verhindert werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Öffnungssteuerungsventil bereitzustellen, dass in einer Klimaanlage verwendet wird, die einen Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer aufweist, die seriell durch einen Kältemitteldurchgang miteinander verbunden sind, um die Öffnung des Kältemitteldurchgangs, der sich zwischen dem Auslass des Verdampfers und der Einlasskammer des Kompressors befindet, zu vergrößern und zu verkleinern, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels erhöht und verringert.

Diese Aufgabe wird mit einem Öffnungssteuerungsventil gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche

Hierbei weist das Öffnungssteuerungsventil einen Ventilkörper, einen Ventilsitz, eine Einlassöffnung, die sich auf der einen Seite des Ventilsitzes befindet, und eine Auslassöffnung, die sich auf der anderen Seite des Ventilsitzes befindet, auf, wobei die Öffnungsfläche der Auslassöffnung minimal aber größer als Null ist, wenn der Ventilkörper an dem Ventilsitz anliegt, und wobei das Ausbreiten eines Einlassdruck-Pulsierens, das durch die Eigenvibration des Einlassventils des Kompressors verursacht wird, zum Verdampfer effektiv verhindert werden kann, ebenso wie die Eigenvibration des Ventilkörpers.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist ein Öffnungssteuerungsventil vorgesehen, das in einer Klimaanlage verwendet wird, die einen Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer aufweist, die seriell durch einen Kältemitteldurchgang miteinander verbunden sind, um die Öffnung des Kältemitteldurchgangs, der sich zwischen dem Auslass des Verdampfers und der Einlasskammer des Kompressors erstreckt, zu vergrößern und zu verkleinern, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels erhöht und verringert. Hierbei weist das Öffnungssteuerungsventil einen Ventilkörper, einen Ventilsitz, eine Einlassöffnung, die sich auf der einen Seite des Ventilsitzes befindet, und eine Auslassöffnung, in die sich auf der anderen Seite des Ventilsitzes befindet, auf, wobei die Öffnungsfläche der Auslassöffnung minimal aber größer als Null ist, wenn der Ventilkörper an dem Ventilsitz anliegt, und wobei ein Öffnungsflächen-Funktionsgraph von der minimalen Fläche entlang einer abwärts-konvexen Kurve wächst, wenn der Anhub des Ventilkörpers zunimmt.

In dem Öffnungssteuerungsventil der vorliegenden Erfindung wächst ein Öffnungsflächen-Funktionsgraph von der Minimalfläche entlang einer abwärts-konvexen Kurve, wenn der Anhub des Ventilkörpers zunimmt. Daher wird das Verhältnis der Vergrößerung der Öfftrnungsfläche, die einer Erhöhung des Anhubs des Ventilkörpers entspricht, zu der Minimalöffnungsfläche (Vergrößerung der Öffnungsfläche/Minimalöffnungsfläche) in dem Bereich einer kleinen Anhebung des Ventils nicht groß, sogar wenn die Minimalöffnungsfläche der Auslassöffnung klein ist. Als Folge vergrößert sich, wenn der Ventilkörper den Ventilsitz verlässt und sich um ein kleines Stück anhebt, die Öffnungsfläche der Auslassöffnung von der minimalen Fläche nicht drastisch. Im gleichen Zuge fällt der Differenzdruck zwischen dem Primärdruck und dem Sekundärdruck nicht drastisch ab, liegt der Ventilkörper nicht an dem Ventilsitz an, selbst wenn der Ventilkörper unter Druck einer Kraft einer vorgespannten Feder steht, und wird der Ventilkörper in angehobener Position gehalten, in der die Kraft, die durch den Differenzdruck, der auf der Ventilkörper wirkt, verursacht wird, mit der Kraft der vorgespannten Feder im Gleichgewicht steht. Daher wiederholt sich das Absetzen und Anheben des Ventilkörpers nicht, die Eigenvibration des Ventilkörpers, das Einlassdruck-Pulsieren und das Geräusch werden nicht erzeugt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels niedrig ist. Daher kann in dem Öffnungssteuerungsventil der vorliegenden Erfindung die Minimalöffnungsfläche der Auslassöffnung ausreichend verringert werden, die Öffnung des Kältemitteldurchgangs, der sich zwischen dem Auslass des Verdampfers und der Eingangskammer des Kompressors befindet, kann ausreichend verringert werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels niedrig ist, und das Ausbreiten des Einlassdruck-Pulsierens zum Verdampfer, das durch die Eigenvibration des Einlassventils erzeugt wird, kann effektiv verhindert werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wurde der Auslassöffnung eine dreieckige Form gegeben, bei der eine Spitze Richtung Ventilsitz zeigt.

Wenn die Auslassöffnung eine dreieckige Form hat, bei der eine Spitze Richtung Ventilsitz zeigt, steigt ein Öffnungsflächen-Funktionsgraph von der Minimalfläche entlang einer abwärtskonvexen Kurve, wenn der Ventilkörper den Ventilsitz verlässt und der Anhub des Ventilkörpers ansteigt.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind die Einlassöffnung und der Ventilsitz auf ei nem ringförmigen Ventilsitzkörper ausgebildet, ist die Auslassöffnung in der Umfangsseitenwand eines zylindrischen Gehäusekörpers ausgebildet, der mit einer Bodenplatte versehen ist, ist der Ventilkörper gleitbar in den zylindrischen Gehäusekörper eingepasst, und zwingt eine Feder, die in dem Gehäusekörper angeordnet ist, den Ventilkörper, der sich in dem Gehäusekörper befindet, gegen den Ventilsitz.

Das zuvor genannte Öffnungssteuerungsventil weist eine einfache Struktur auf, weshalb dessen Produktionskosten niedrig sind.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Gehäusekörper mit einem kleinen Loch in der Bodenplatte versehen, dessen Öffnungsfläche kleiner ist, als die des ringförmigen Raumes zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Ventilkörpers und der inneren Umfangsoberfläche des Gehäusekörpers.

Der innere Raum des Gehäusekörpers arbeitet als Dämpfer, wobei das Kältemittelgas als Arbeitsmedium verwendet wird. Daher wird die Eigenvibration des Ventilkörpers effizienter verhindert.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das Öffnungssteuerungsventil in das Gehäuse des Kompressors eingebaut, und der Abschnitt des Gehäuses, der das Öffnungssteuerungsventil aufnimmt, steht nicht aus dem übrigen Abschnitt des Gehäuses hervor.

Wenn das Öffnungssteuerungsventil in das Gehäuse des Kompressors eingebaut ist, wird verhindert, dass sich das Einlassdruck-Pulsieren auf den Verdampfer ausbreitet und er beschädigt wird. Wenn der Abschnitt des Gehäuses, der das Öffnungssteuerungsven til aufnimmt, nicht aus dem übrigen Gehäuseabschnitt hervorsteht, wird die Einbauarbeit des Kompressors in einen Motorraum eines Kraftfahrzeuges effizienter.

In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Kompressor ein Kompressor mit variabler Fördermenge.

Ein Kompressor mit variabler Fördermenge wird im Bereich einer niedrigen Fördermenge verwendet, bei der die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels niedrig ist. Daher ist der Effekt des Öffnungssteuerungsventils der vorliegenden Erfindung, Einlassdruck-Pulsieren zu verringern, in einem Kompressor mit variabler Fördermenge besonders vorteilhaft.
1 ist eine Schnittansicht eines Taumelscheibenkompressors mit variabler Fördermenge, der mit einem Öffnungssteuerungsventil gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung versehen ist.
2 ist eine Schnittansicht eines Öffnungssteuerungsventils gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Schnittansicht eines Öffnungssteuerungsventils gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Beziehungsdiagramm zwischen dem Anhub des Ventilkörpers und der Öffnungsfläche der Auslassöffnung.
5 ist eine Gruppe von Vorderansichten von Abwandlungen der Auslassöffnung.
Es wird nun ein Öffnungssteuerungsventil gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist ein Taumelscheibenkompressor A mit variabler Fördermenge mit einer Drehwelle 10, einem Rotor 11, der an der Drehwelle 10 befestigt ist, und einer Taumelscheibe 12 versehen, die an der Drehwelle 10 angeschlossen ist, in die Drehwelle 10 gleitbar eingreift und in ihrer Neigung relativ zu der Drehwelle 10 variabel ist. Die Taumelscheibe 12 ist mit dem Rotor 11 durch einem Mechanismus 13 verbunden, um in ihrer Neigung relativ zur Drehwelle 10 variabel zu sein und dabei mit der Drehwelle 10 synchron zu rotieren.
Eine Mehrzahl von Kolben 15 greift in die Taumelscheibe 12 mittels eine Mehrzahl von Paaren von Schuhen 14 ein, die gleitbar in den äußeren Randabschnitt der Taumelscheibe 12 eingreifen. Die Kolben 15 sind in Zylinderbohrungen 16a eingeführt, die in einem Zylinderblock 16 ausgebildet sind.
Die Mehrzahl von Paaren von Schuhen 14, die Kolben 15 und die Zylinderbohrungen 16a sind in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnet.
Ein scheibenförmiges Vordergehäuse 18 bildet mit dem Zylinderblock 16 zusammen eine Kurbelkammer 17 zur Aufnahme der Drehwelle 10, des Rotors 11 und der Taumelscheibe 12 aus. Ein Endabschnitt der Drehwelle 10 durchquert das Vordergehäuse 18 und erstreckt sich bis nach außerhalb des Vordergehäuses 18. Ein Dich tungsbauteil 19 ist in dem ringförmigen Raum zwischen den Vordergehäuse 18 und der Drehwelle 10 angeordnet.
Eine Riemenscheibe 20, die an einem Endabschnitt der Drehwelle 10 befestigt ist, ist mit einem nicht in den Zeichnungen gezeigten Fahrzeugmotor über einen in den Zeichnungen ebenfalls nicht gezeigten Endlos-Riemen verbunden.
Ein Zylinderkopf 23 ist eingebaut, der eine Einlasskammer 21 und eine Auslasskammer 22 ausbildet. Die Einlasskammer 21 ist durch eine Einlassöffnung 24a mit einem Verdampfer B verbunden. Die Auslasskammer 22 ist durch eine Auslassöffnung 24b mit einem Kondensator C verbunden. Der Kondensator C ist mit einem Expansionsventil D verbunden. Das Expansionsventil D ist mit dem Verdampfer B verbunden. Der Taumelscheibenkompressor A mit variabler Fördermenge, der Kondensator C, das Expansionsventil D und der Verdampfer B sind seriell durch einen Kältemitteldurchgang E miteinander verbunden. Der Taumelscheibenkompressor A mit variabler Fördermenge, der Kondensator C, das Expansionsventil D, der Verdampfer B und der Kältemitteldurchgang E bilden zusammen eine Fahrzeugklimaanlage 100.
Eine Ventilplatte 25 ist zwischen dem Zylinderblock 16 und dem Zylinderkopf 23 angeordnet. Die Ventilplatte 25 ist mit Einlasslöchern 25a und Auslasslöchern 25b versehen, die mit den Zylinderbohrungen 16a verbunden sind. Einlassventile 26 und Auslassventile 27 sind an der Ventilplatte 25 angebracht. Die Einlassventile 26 und die Auslassventile 27 sind Zungenventile.
Die Kurbelkammer 17 ist mit der Einlasskammer 21 über ein Mündungsloch 25a verbunden, das in der Ventilplatte 25 ausgebildet ist.
Das Vordergehäuse 18, der Zylinderblock 16, die Ventilplatte 25 und der Zylinderkopf 23 sind durch eine Mehrzahl von Durchgangsbolzen 28, die in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnet sind, als ein vereintes Gehäuse zusammengesetzt.
Ein Fördermengen-Steuerventil 29 zur Steuerung der Fördermenge des Taumelscheibenkompressors A mit variabler Fördermenge ist in eine Höhlung 23a eingepasst und befestigt, die in dem Zylinderkopf 23 angrenzend an die Auslasskammer 22 ausgebildet ist, und mit der Einlassöffnung 21 verbunden ist.
Kältemittelgas wird aus dem Verdampfer B der Fahrzeugklimaanlage 100 durch die Einlassöffnung 24a, die Einlasskammer 21, die Einlasslöcher 25a und die Einlassventile 26 in die Zylinderbohrungen 16a angesaugt. Das Kältemittelgas wird in den Zylinderbohrungen 16a komprimiert. Dann wird das Kältemittelgas aus den Zylinderbohrungen 16a durch die Auslassöffnungen 25b, die Auslassventile 27, die Auslasskammer 22 und die Auslassöffnung 24b in den Kondensator C der Fahrzeugklimaanlage 100 ausgestoßen. Das Fördermengensteuerventil 29 steuert die Einführung des in der Auslasskammer 22 befindlichen Kältemittelgases in die Kurbelkammer 17, um den Innendruck in der Kurbelkammer 17 und die Neigung der Taumelscheibe 12 und dadurch die Fördermenge des Kompressors A mit variabler Fördermenge zu steuern.
Ein Öffnungssteuerungsventil 30 ist an der Verbindung der Einlassöffnung 24a mit der Einlasskammer 21 angeordnet. Das Öffnungssteuerungsventil 30 befindet sich in dem Zylinderkopf 23. Der Abschnitt des Zylinderkopfs 23, der das Öffnungssteuerungsventil 30 aufnimmt, steht radial nicht aus dem übrigen Abschnitt des Zylinderkopfs 23 hervor.
Wie in 2 und 3 gezeigt, weist das Öffnungssteuerungsventil 30 einen ringförmigen Ventilsitzkörper 31, der mit einer Einlassöffnung 31a und einem Ventilsitz 31b versehen ist, einen zylindrischen Gehäusekörper 32, der mit einer Bodenplatte und einer Mehrzahl von Auslassöffnungen 32a an der Umfangsseitenwand versehen ist, einen zylindrischen Ventilkörper 33, der mit einer Bodenplatte versehen ist und gleitend in dem Gehäusekörper 32 eingepasst ist, und eine Feder 34 auf, die in dem Gehäusekörper 32 angeordnet ist, um den Ventilkörper 33, der sich in dem Gehäusekörper 32 befindet, gegen den Ventilsitz 31b zu drücken. Die Einlassöffnung 31a befindet sich auf der einen Seite des Ventilsitzes 31b und die Auslassöffnung 32a befindet sich auf der anderen Seite des Ventilsitzes 31b. Der Ventilkörper 33 gleitet in dem Gehäusekörper 32 parallel zu der zentralen Achse des Gehäusekörpers 32 und entlang der Umfangsseitenwand des Gehäusekörpers 32, abhängig von dem Differenzdruck zwischen dem Druck, der auf den Ventilkörper 33 von der Seite der Einlassöffnung 24a wirkt (Primärdruck), und dem Druck, der auf den Ventilkörper 33 von der Seite der Einlasskammer 21 wirkt (Sekundärdruck). Der Anhub des Ventilkörpers 33 erhöht und verringert sich mit dem Erhöhen und dem Verringern des Differenzdrucks.
Der Gehäusekörper 32 ist aus einem Harz hergestellt und am offenen Ende an dem Ventilsitzkörper 31 befestigt. Die Auslassöffnung 32a ist um einen rechten Winkel zu der Einlassöffnung 31a gedreht. Die Auslassöffnung 32a ist mit einer dreieckigen Form versehen, wobei eine Spitze Richtung Ventilsitz 31b zeigt. Ein kleines Loch 32b ist in der Bodenplatte des Gehäusekörpers 32 ausgebildet. Die Öffnungsfläche des kleinen Lochs 32b ist kleiner als die des ringförmigen Raumes zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Ventilkörpers 33 und der inneren Umfangs oberfläche des Gehäusekörpers 32. Der Ventilsitzkörper 31 ist mit einem Eingriffsflansch 31c versehen. Das Öffnungssteuerungsventil 30 ist an dem Zylinderkopf 23 mit dem Eingriffsflansch 31c, der in eine Eingriffsbohrung eingepresst ist, und einer Stufe 23b, die in dem Zylinderkopf 23 ausgebildet ist, befestigt.
Wie 2 entnommen werden kann, wird die Auslassöffnung 32a ein kleines Dreieck 32a' an der zuvor genannten Spitze angrenzend, und dessen Öffnungsfläche ist minimal aber größer als Null, wenn der Ventilkörper 33 an dem Ventilsitz 31b anliegt. Wie 3 entnommen werden kann wird dann, wenn der Ventilkörper 33 den Ventilsitz 31b verlässt, die Länge der Basis der Auslassöffnung 32a fortlaufend größer, je weiter der Anhub des Ventilkörpers 33 fortschreitet, und die Auslassöffnung 32a wird zugleich von dem kleinen Dreieck 32a' zu einem großen Dreieck 32a'' vergrößert. Daher steigt, in 4 durch die durchgezogene Kurve angezeigt, ein Funktionsgraph der Öffnungsfläche der Auslassöffnung 32a in einem Koordinatensystem, in dem die Abszisse der Anhub des Ventilkörpers 33 und die Ordinate die Öffnungsfläche der Auslassöffnung 32a darstellen (im Folgenden Öffnungsflächen-Funktionsgraph genannt), von der Minimalfläche entlang einer abwärts-konvexen Kurve, wenn der Anhub des Ventilkörpers 33 zunimmt.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das durch die Fahrzeugklimaanlage 100 zirkuliert, niedrig ist, und der Differenzdruck, der auf den Ventilkörper 33 wirkt (der Differenzdruck zwischen dem Primärdruck und dem Sekundärdruck) niedrig ist, wird der Ventilkörper 33 durch die Feder 34 dazu gezwungen, auf dem Ventilsitz 31b anzuliegen und dabei die Öffnungsfläche der Auslassöffnung 32a zu minimieren. Wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das durch die Fahrzeugklimaanlage 100 zirkuliert, ansteigt, und der Differenzdruck, der auf den Ventilkörper 33 wirkt, erhöht, wird der Ventilkörper 33 den Ventilsitz 31b verlassen, um die Öffnungsfläche der Auslassöffnung 32a von der minimalen Fläche zu vergrößern.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das durch die Fahrzeugklimaanlage 100 zirkuliert niedrig ist, verringert das Öffnungssteuerungsventil 30 die Öffnung des Kältemitteldurchgangs E, der sich von dem Auslass des Verdampfers B über die Einlassöffnung 24a bis zur Einlasskammer 21 erstreckt, um zu verhindern, dass sich das Einlassdruck-Pulsieren, dass durch die Eigenvibration des Einlassventils 26 verursacht wird, bis zu dem Verdampfer B über diesen Kältemitteldurchgang E ausbreitet, wodurch die Erzeugung von Geräusch verhindert wird. Das Öffnungssteuerungsventil 30 verhindert außerdem dadurch die Eigenvibration des Ventilkörpers 33, dasss es den Ventilkörper 33 dazu zwingt, an dem Ventilsitz 31b anzuliegen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, das in der Fahrzeugklimaanlage 100 zirkuliert, niedrig ist, um das Erzeugen des Einlassdruck-Pulsierens zu verhindern, dass durch Eigenvibration des Ventilkörpers 33 verursacht wird.
Bei dem Öffnungssteuerungsventil 30 steigt, wie der vorherigen Erklärung entnommen werden kann, ein Öffnungsflächen-Funktionsgraph von der Minimalfläche entlang einer abwärtskonvexen Kurve, wenn der Anhub des Ventilkörpers 33 zunimmt. Daher wird, wie 4 entnommen werden kann, selbst dann, wenn die Minimalöffnungsfläche der Auslassöffnung 32 klein ist, das Verhältnis der Vergrößerung der Öffnungsfläche der Auslassöffnung 32a, die der Erhöhung des Anhubs des Ventilkörpers 33 entspricht, zu der Minimalöffnungsfläche der Auslassöffnung 32a (Vergrößerung der Öffnungsfläche/Minimalöffnungsfläche) im Bereich einer kleinen Ventilanhebung nicht groß. Als Folge vergrößert sich die Öffnungsfläche der Auslassöffnung 32a nicht drastisch von der minimalen Fläche, wenn der Ventilkörper 33 den Ventilsitz 31b verlässt. Im gleichen Zuge verringert sich der Differenzdruck, der auf den Ventilkörper 33 wirkt (der Differenzdruck zwischen dem Primärdruck und dem Sekundärdruck) nicht drastisch, der Ventilkörper 33 liegt nicht an dem Ventilsitz 31b an, obwohl der Ventilkörper 33 der Kraft der vorgespannten Feder 34 ausgesetzt ist, und der Ventilkörper 33 wird in einer angehobenen Position gehalten, in der die Kraft, die durch den Differenzdruck, der auf den Ventilkörper 33 wirkt, verursacht wird, mit der Kraft der vorgespannten Feder 34 im Gleichgewicht steht. Daher wiederholt sich das Absetzen und das Anheben des Ventilkörpers 33 nicht, Eigenvibration des Ventilkörpers 33, Einlassdruck-Pulsieren und das Geräusch werden nicht erzeugt, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels niedrig ist. Daher können in dem Öffnungssteuerungsventil 30 sowohl die Minimalöffnungsfläche der Auslassöffnung 32a, als auch die Öffnung des Kältemitteldurchgangs E, der sich zwischen den Auslass des Verdampfers B und der Einlasskammer 21 des Kompressors A erstreckt, ausreichend reduziert werden, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels niedrig ist, und das Ausbreiten des Einlassdruck-Pulsierens, das durch die Vibration des Einlassventils 26 verursacht wird, auf den Verdampfer B kann effektiv verhindert werden.
Wenn die Auslassöffnung 32a mit einer dreieckigen Form versehen ist, bei der eine Spitze Richtung Ventilsitz 31b zeigt, wächst ein Öffnungsflächen-Funktionsgraph von der Minimalfläche entlang einer abwärts-konvexen Kurve, wenn der Anhub des Ventilkörpers 33 zunimmt. Daher ist die Dreiecksform, bei der eine Spitze Richtung Ventilsitz 31b zeigt, zur Verwendung bei der Auslassöffnung 32a des Öffnungssteuerungsventils 30 geeignet.
Das Öffnungssteuerungsventil 30, das den ringförmigen Ventilsitzkörper 31, der mit der Einlassöffnung 31a und dem Ventilsitz 31b versehen ist, den zylindrischen Gehäusekörper 32, der mit der Bodenplatte und der Auslassöffnung 32a versehen ist, die in der Umfangsseitenwand angeordnet ist, den zylindrischen Ventilkörper 33, der mit der Bodenplatte versehen ist und gleitbar in den Gehäusekörper 32 eingepasst ist, und die Feder 34, die in dem Gehäusekörper 32 aufgenommen ist, um den Ventilkörper 33 gegen den Ventilsitz 31b zu drängen, aufweist, ist von simpler Struktur und weist niedrige Produktionskosten auf.
Wenn der Gehäusekörper 32 mit einem kleinen Loch 32b in der Bodenplatte versehen ist, dessen Öffnungsfläche kleiner ist, als der ringförmige Raum zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Ventilkörpers 33 und der innere Umfangsfläche des Gehäusekörpers 32, dann arbeitet der Innenraum des Gehäusekörpers 32 als ein Dämpfer, in dem das Kältemittelgas als Arbeitsmedium verwendet wird. Daher wird die Eigenvibration des Ventilkörpers 33 effektiver verhindert. Das kleine Loch 32b kann in dem Abschnitt der Umfangsseitenwand des Gehäusekörpers 32 nahe der Bodenplatte und frei von dem Ventilkörper 33 angeordnet sein.
Wenn das Öffnungssteuerungsventil 30 in den Zylinderkopf 32 des Kompressors A eingebaut ist, wird verhindert, dass sich das Einlassdruck-Pulsieren, das durch die Eigenvibration des Einlassventils 26 verursacht wird, auf den Verdampfer B ausbreitet und ihn beschädigt. Wenn der Abschnitt des Zylinderkopfs 23, der das Öffnungssteuerungsventil 30 aufnimmt, nicht von den übrigen Abschnitt des Zylinderkopfs 23 hervorragt, erhöht sich die Effi zienz bei der Einbauarbeit des Kompressors A in den Motorraum eines Kraftfahrzeuges.
Der Kompressor A mit variabler Fördermenge wird oft im Bereich mit geringer Fördermenge eingesetzt, in dem die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels gering ist. Daher ist der Effekt des Öffnungssteuerungsventils 33, Einlassdruck-Pulsieren zu verringern, in einem Kompressor A mit variabler Fördermenge besonders vorteilhaft.
Die Form der Auslassöffnung 32a sollte so ausgebildet sein, dass der Öffnungsflächen-Funktionsgraph von der Minimalfläche entlang einer abwärts-konvexen Kurve ansteigt, wenn der Anhub des Ventilkörpers 33 zunimmt. Die Form der Auslassöffnung 32a kann auch einem deformierten Dreieck, wie in den 5(a) bis 5(e) gezeigt, oder einem Fünfeck, wie in 5(f) gezeigt, entsprechen.
Die vorliegende Erfindung ist zur Verwendung in vielerlei Arten von Kompressoren geeignet, die mit Einlassventilen versehen sind, die dazu neigen, Eigenvibrationen zu erzeugen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums, das zu komprimieren ist, niedrig ist.

Claims

Öffnungssteuerungsventil (30), das in einer Klimaanlage (100) verwendet wird, die einen Kompressor (A), einen Kondensator (C), ein Expansionsventil (D) und einen Verdampfer (B) aufweist, die seriell durch einen Kältemitteldurchgang (E) miteinander verbunden sind, um die Öffnung des Kältemitteldurchgangs (E), der sich zwischen dem Auslass des Verdampfers (B) und der Einlasskammer (21) des Kompressors (A) erstreckt, zu vergrößern und zu verkleinern, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels erhöht und verringert, aufweisend einen Ventilkörper (33), einen Ventilsitz (31b), eine Einlassöffnung (31a), die sich auf der einen Seite des Ventilsitzes (31b) befindet, und eine Auslassöffnung (32a), die sich auf der anderen Seite des Ventilsitzes (31b) befindet, wobei die Öffnungsfläche der Auslassöffnung (32a) minimal aber größer als Null ist, wenn der Ventilkörper (33) an dem Ventilsitz (31b) anliegt, und wobei ein Funktionsgraph der Öffnungsfläche der Auslassöffnung (32a) in einem Koordinatensystem, in dem die Abszisse den Anhub des Ventilkörpers (33), und die Ordinate die Öffnungsfläche der Auslassöffnung (32a) darstellt, von der Minimalfläche entlang einer abwärts-konvexen Kurve ansteigt, wenn der Anhub des Ventilkörpers (33) zunimmt.
Öffnungssteuerungsventil gemäß Anspruch 1, wobei die Auslassöffnung (32a) mit einer dreieckigen Form versehen ist, bei der eine Spitze Richtung Ventilsitz (31b) zeigt.
Öffnungssteuerungsventil gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Einlassöffnung (31a) und der Ventilsitz (31b) an einem ringförmigen Ventilsitzkörper (31) ausgebildet sind, die Auslassöffnung (32a) in der Umfangsseitenwand eines zylindrischen Gehäusekörpers (32) ausgebildet ist, der mit einer Bodenplatte versehen ist, der Ventilkörper (33) gleitbar in den Gehäusekörper eingepasst ist, und eine Feder (34) in dem Gehäusekörper (32) angeordnet ist, die den Ventilkörper (33), der sich in dem Gehäusekörper (32) befindet, gegen den Ventilsitz (31b) drückt.
Öffnungssteuerungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gehäusekörper (32) mit einem kleinen Loch (32b) in der Bodenplatte versehen ist, dessen Öffnungsfläche kleiner ist, als die des ringförmigen Raumes zwischen der äußeren Umfangsoberfläche des Ventilkörpers (33) und der inneren Umfangsoberfläche des Gehäusekörpers (32).
Öffnungssteuerungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Öffnungssteuerungsventil (30) in das Gehäuse des Kompressors (A) eingebaut ist und der Abschnitt des Gehäuses, der das Öffnungssteuerungsventil (30) aufnimmt, nicht aus dem übrigen Abschnitt des Gehäuses hervorsteht.
Öffnungssteuerungsventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kompressor (A) ein Kompressor mit variabler Fördermenge ist.