CN102869884B - 容量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种通过采用不设置阀芯与阀外壳（阀体）之间的滑动部的结构来防止滑动部中的异物夹入并防止滑动部泄漏的容量控制阀。其特征在于，该容量控制阀具有：第1阀芯，其在第1阀室开闭所述排出侧通路；第2阀室，其在吸入侧通路的中途形成于比所述第1阀室靠所述控制室处；感压体，其配置在第2阀室内，通过其伸长来朝使第1阀芯打开的方向提供作用力，并伴随周围的压力增加而收缩；适配器，其设在感压体的伸缩方向的自由端并具有环状的座面；第2阀芯，其与第1阀芯连接，该第2阀芯具有环状的卡合面，该卡合面在第2阀室通过与适配器的座面卡合和脱离来开闭吸入侧通路；以及螺线管，其向第1阀芯提供电磁驱动力，该容量控制阀是在所述第1阀芯使用了波纹管的波纹管型阀。

Description

容量控制阀

技术领域

本发明涉及对工作流体的容量或压力进行可变控制的容量控制阀，特别是涉及根据压力负载来控制在汽车等的空调系统中使用的可变容量型压缩机等的排出量的容量控制阀。

背景技术

在汽车等的空调系统中使用的斜板式可变容量型压缩机具有：被发动机的旋转力驱动而旋转的旋转轴；以使倾斜角度可变的方式与旋转轴连接的斜板；以及与斜板连接的压缩用的活塞等，斜板式可变容量型压缩机通过使斜板的倾斜角度变化，来使活塞的行程变化从而控制制冷气体的排出量。

利用吸入制冷气体的吸入室的吸入压力、排出通过活塞加压后的制冷气体的排出室的排出压力、收纳斜板的控制室（曲轴室）的控制室压力，并且使用被电磁力驱动而开闭的容量控制阀，来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，由此能够使该斜板的倾斜角度连续变化。

图5示出了现有的容量控制阀的一例（例如，参照专利文献1）。

该容量控制阀100由阀单元和使阀单元进行开闭工作的驱动单元构成，阀单元具有圆筒状的阀外壳101，在内部沿轴方向依次排列形成有第1感压室102、阀室103以及第2感压室107。第1感压室102经由形成在阀外壳101的外周面的连通孔101a与曲轴室连通。第2感压室107经由形成在阀外壳101的外周面的连通孔101e与吸入室连通。阀室103经由形成在阀外壳101的外周面的连通孔101b与排出室连通。第1感压室102和阀室103经由阀孔101c可连通。在阀室103和第2感压室107之间形成有支撑孔101d。

在阀室103内收纳有圆柱状的阀芯104。阀芯104在外周面与支撑孔101d的内周面紧密接触的同时可在支撑孔101d内滑动，可在阀外壳101的轴线方向移动。阀芯104的一端可开闭阀孔101c，并且另一端突出到第2感压室107内。

在阀芯104的一端固定有棒状的连接部106的一端。连接部106配置成使另一端可与波纹管105抵接，具有将波纹管105的移位传递到阀芯104的功能。

驱动单元具有圆筒状的螺线管外壳112，螺线管外壳112与阀外壳101的另一端同轴连接，在螺线管外壳112内收纳有螺线管114。

当控制电流被提供给螺线管114时，螺线管114产生电磁力，将可动铁芯108向固定铁芯110吸引，对阀芯104向阀门关闭方向进行作用。

容量控制阀被电磁力驱动而开闭，并且在利用斜板式可变容量型压缩机的吸入室的吸入压力、排出室的排出压力以及控制室（曲轴室）的控制室压力的同时，适当控制控制室内的压力，从而控制压缩机的容量，因而期望的是，阀芯104的工作性是良好的。如上所述，现有的容量控制阀的阀芯104是这样的结构，即，其外周面与形成在第2感压室107和阀室103之间的支撑孔101d的内周面紧密接触并进行滑动，第2感压室107经由阀外壳101的连通孔101e与吸入室连通，阀室103经由连通孔101b与排出室连通，因而当在该滑动部内夹入异物时，阀芯104的动作受到阻碍，有时会发生不能工作的不利情况。并且，当为了避免该异物的夹入而增大滑动部的间隙时，控制流体经由滑动部泄漏，对压缩机的预定的控制功能产生不良影响。

作为夹入在该容量控制阀100的阀芯104和支撑孔101d之间的滑动部内的异物，大体考虑是来自排出室侧和吸入室侧的侵入，然而从排出压力与吸入压力的差来看，主要是来自排出室侧的侵入。例如，当排出过滤器的滤网的开口尺寸是160μm时，存在该尺寸以下的大小的异物侵入滑动部的可能性。并且，作为异物的材质，有压缩机的外壳材料即Al、Fe和Si等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－57855号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是为了解决上述现有技术的容量控制阀所具有的问题而作成的，本发明的目的是提供一种在对与压缩机的排出室连通的阀室和与控制室（曲轴室）连通的感压室之间进行开闭的阀芯中、通过采用不设置阀芯与阀外壳（阀体）之间的滑动部的结构来防止滑动部中的异物夹入并防止滑动部泄漏的容量控制阀。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明的容量控制阀的第1特征在于，其具有：排出侧通路，其使排出流体的排出室和控制流体的排出量的控制室连通；第1阀室，其形成在所述排出侧通路的中途；吸入侧通路，其使所述控制室和吸入流体的吸入室连通；吸入端口，其形成在所述吸入侧通路的中途；第1阀芯，其在所述第1阀室开闭所述排出侧通路；第2阀室，其在所述吸入侧通路的中途形成于比所述第1阀室靠所述控制室处；感压体，其配置在所述第2阀室内，通过其伸长来朝使所述第1阀芯打开的方向提供作用力，并伴随周围的压力增加而收缩；适配器，其设在所述感压体的伸缩方向的自由端，并具有环状的座面；第2阀芯，其与所述第1阀芯连接，该第2阀芯具有环状的卡合面，该卡合面在所述第2阀室通过与所述适配器的座面卡合和脱离来开闭所述吸入侧通路；以及螺线管，其向所述第1阀芯提供电磁驱动力，所述容量控制阀是在所述第1阀芯使用了波纹管的波纹管型阀。

根据第1特征，由于不存在阀芯与阀体之间的滑动部，因而可完全解决现有的容量控制阀中的滑动部中的异物夹入和滑动部泄漏的问题。

并且，本发明的容量控制阀的第2特征在于，在第1特征中，波纹管型阀具有：与排出侧通路的座面抵接的主体部；一端与该主体部的背面气密接合的波纹管；以及与该波纹管的另一端气密接合的固定配件，该固定配件在所述第1阀室和所述吸入端口之间气密固定于阀体。

根据第2特征，可大体完全防止排出侧与吸入侧之间的泄漏。

并且，本发明的容量控制阀的第3特征在于，在第2特征中，使第1阀芯的密封直径处的受压面积B1和第1阀芯的波纹管的有效直径处的受压面积C1相等。

根据第3特征，作用于第1阀芯的排出压力Pd抵消而可防止其影响，能够实现不受到排出压力Pd的影响的第1阀芯的动作，可进行稳定的容量控制。

发明效果

本发明取得以下的优良效果。

（1）通过形成为在对容量控制阀的排出侧通路进行开闭的第1阀芯使用了波纹管的波纹管型阀，从而不存在阀芯与阀体之间的滑动部，因而可完全解决现有的容量控制阀中的滑动部中的异物夹入和滑动部泄漏的问题。

（2）波纹管型阀具有：与排出侧通路的座面抵接的主体部；一端与该主体部的背面气密接合的波纹管；以及与该波纹管的另一端气密接合的固定配件，该固定配件在所述第1阀室和所述吸入端口之间气密固定于阀体，由此可大体完全防止排出侧与吸入侧之间的泄漏。

（3）通过使第1阀芯的密封直径处的受压面积B1和第1阀芯的波纹管的有效直径处的受压面积C1相等，从而作用于第1阀芯的排出压力Pd抵消而可防止其影响，能够实现不受到排出压力Pd的影响的第1阀芯的动作，可进行稳定的容量控制。

附图说明

图1是示出具有本发明涉及的容量控制阀的斜板式可变容量型压缩机的概略结构图。

图2是示出本发明涉及的容量控制阀的一个实施方式的主剖视图。

图3是将本发明涉及的容量控制阀中的第1阀芯放大示出的剖视图。

图4是示出作用于本发明涉及的容量控制阀的阀芯的力的平衡关系的说明图。

图5是示出现有的容量控制阀的主剖视图。

具体实施方式

参照附图详细说明用于实施本发明涉及的容量控制阀的方式，然而本发明不限定于此来解释，只要不脱离本发明的范围，就能根据本领域技术人员的知识，施加各种变更、修正、改进。

如图1所示，斜板式可变容量型压缩机M具有以下等部分：排出室11；控制室（也称为曲轴室）12；吸入室13；多个气缸14；端口11b，其使气缸14和排出室11连通且由排出阀11a开闭；端口13b，其使气缸14和吸入室13连通且由吸入阀13a开闭；与外部的冷却回路连接的排出端口11c和吸入端口13c；作为排出侧通路的连通路15，其使排出室11和控制室12连通；连通路16，其兼有作为所述排出侧通路的作用和作为吸入侧通路的作用，吸入侧通路使控制室12和吸入室13连通；壳体10，其限定作为吸入侧通路的连通路17等；旋转轴20，其从控制室（曲轴室）12内向外部突出且以能够自由旋转的方式设置；斜板21，其与旋转轴20一体旋转且相对于旋转轴20以倾斜角度可变的方式连接；多个活塞22，其以能够自由往复运动的方式嵌合在各自的气缸14内；多个连接部件23，其使斜板21和各自的活塞22连接起来；从动滑轮24，其安装在旋转轴20上；以及本发明的容量控制阀V，其装入在壳体10内。

并且，在斜板式可变容量型压缩机M设有使控制室（曲轴室）12和吸入室13直接连通的连通路18，在该连通路18上设有固定节流孔19。

而且，在该斜板式可变容量型压缩机M，冷却回路与排出端口11c及吸入端口13c连接，在该冷却回路内依次排列设有冷凝器（冷凝装置）25、膨胀阀26、蒸发器（蒸发装置）27。

如图2所示，容量控制阀V具有以下等部分：阀体30，其使用金属材料或树脂材料形成；第1阀芯40，其配置在该阀体30内；感压体50，其对该第1阀芯40进行单向施力；以及螺线管60，其与阀体30连接并向第1阀芯40提供电磁驱动力。

阀体30具有以下等部分：连通路31、32、33，其作为排出侧通路执行功能；连通路33、34，其与后述的第1阀芯40的连通路44一起作为吸入侧通路执行功能；第1阀室35，其形成在排出侧通路的中途；吸入端口36，其形成在吸入侧通路的中途；以及第2阀室38，其形成在排出侧通路和吸入侧通路的靠控制室12处。

并且，在阀体30上通过螺合安装有闭塞部件39，闭塞部件39限定第2阀室38并构成阀体30的一部分。

即，连通路33和第2阀室38形成为兼作排出侧通路和吸入侧通路的一部分，连通路32形成（在确保流体流动的间隙的同时使第2阀芯43通过的）阀孔，该阀孔使第1阀室35和第2阀室38连通并使与第1阀芯40连接的第2阀芯43贯穿插入。

另外，连通路31、33、34分别在周方向呈放射状排列并形成有多个（例如，隔开90度的间隔地形成有4个）。

然后，在第1阀室35中，在连通路（阀孔）32的缘部形成有供后述的第1阀芯40的主体部41落座的座面35a。

第1阀芯40具有：可落座于阀孔32的座面35a的主体部41；一端与该主体部41的背面气密接合的波纹管42；以及与该波纹管42的另一端气密接合的固定配件45，该固定配件45在所述第1阀室35和所述吸入端口36之间气密固定在阀体30上。因此，第1阀室35和吸入端口36形成为由第1阀芯40气密切断的结构。

在主体部41的背面侧形成有与螺线管60的可动杆65连接的连接部46，连接部46与可动杆65的端部连接。

并且，在主体部41的前表面侧通过后装的方式连接有第2阀芯43，第2阀芯43配置成贯通阀孔32内并延伸到第2阀室38。

而且，在主体部41和第2阀芯43形成有连通路44，连通路44在轴线方向从吸入端口36贯通到第2阀室38并作为吸入侧通路执行功能。

第2阀芯43从第1阀室35向第2阀室38形成为从缩径的状态扩径的形状并贯穿插入于连通路（阀孔）32，并且第2阀芯43在扩径后的部分的外周缘具有与后述的适配器53对置的环状卡合面43a。

在图2中，感压体50具有波纹管51和适配器53等。波纹管51的一端固定在闭塞部件39上，波纹管51在其另一端（自由端）保持有适配器53。

适配器53在前端具有与第2阀芯43的卡合面43a对置而进行卡合和脱离的环状的座面53a。

即，感压体50配置在第2阀室38内，其以如下方式工作：通过其伸长（膨胀）来朝使第1阀芯40打开的方向提供作用力，并伴随周围（第2阀室38和第1阀芯40的连通路44内）的压力增加而收缩并减弱提供给第1阀芯40的作用力。

图3是第1阀芯40的放大剖视图。

第1阀芯40的主体部41呈类似于由头部和轴部构成的螺栓的形状，在与头部相当的部分，在外周缘形成有可落座于阀孔32的座面35a的球面部47，在中央部形成有用于与第2阀芯连接的凹部48，在与轴部相当的部分形成有与可动杆65连接的连接部46，波纹管42的一端通过焊接与头部和轴部之间的阶梯部49气密接合。

在连接部46的端部形成有用于与可动杆65连接的凹部54，并且，在头部和轴部的内部形成有连通路44。

波纹管42从阶梯部49延伸设置成覆盖连接部46，波纹管42在另一端通过焊接与固定配件45的侧面气密接合。固定配件45呈多纳圈形状，通过将外周面压入到阀体30内来气密固定。因此，第1阀室35和吸入端口36之间通过第1阀芯40气密分离，另一方面，通过第1阀芯40的固定配件45的孔部55、波纹管42内侧与连接部46外侧之间的空间、连接部46的连通路44和第2阀芯的连通路44，形成使吸入端口36和第2阀室38连通的流体通路。并且，第1阀芯40的主体部41和波纹管42在第1阀室35中配设成在与阀体30之间具有间隙，因而即使在由可动杆65驱动而使第1阀芯40工作时，也没有在与阀体30之间滑动的部分，因而不会如以往的容量控制阀那样、发生滑动部的泄漏或者滑动部中的异物夹入的问题。

如图2所示，螺线管60具有以下等部分：与阀体30连接的壳体62；一端部封闭的套筒63；圆筒状的固定铁芯64，其配置在壳体62和套筒63的内侧；驱动杆65，其在固定铁芯64的内侧自由往复运动，且其前端与阀芯40连接来形成连通路44；可动铁芯66，其固定在驱动杆65的另一端侧；螺旋弹簧67，其朝使第1阀芯41关闭的方向对可动铁芯66进行施力；以及励磁用的线圈68，其经由线圈架卷绕在套筒63的外侧。

在上述结构中，如图4所示，将感压体50（的波纹管51）的有效直径处的受压面积设定为A1，将第2阀芯43的密封直径处的受压面积设定为A2，将第1阀芯40的密封直径处的受压面积设定为B1，将第1阀芯40的波纹管42的有效直径处的受压面积设定为C1，将感压体50的作用力设定为Fb，将螺旋弹簧67的作用力设定为Fs，将螺线管60的电磁驱动力产生的作用力设定为Fsol，将排出室11的排出压力设定为Pd，将吸入室13的吸入压力设定为Ps，将控制室（曲轴室）12的控制室压力设定为Pc时，作用于第1阀芯40的力的平衡关系式为：

Fb＋A2·Pc＋C1·Pd＝A1·Pc＋A2·Ps＋B1·Pd＋C1·Ps＋Fsol＋Fs。

现在，假定A1＝A2＝B1＝C1＝A，得到

Fb＝2A·Ps＋Fsol＋Fs

能够进行不受到压力Pd和Pc的影响的稳定控制。

即，通过设定为受压面积A1＝受压面积A2，在第2阀室38内作用于感压体50的控制室压力Pc抵消而可防止其影响，能够实现不受到控制室压力Pc的影响的第1阀芯40的动作，可进行稳定的容量控制。

并且，通过设定为受压面积B1＝受压面积C1，作用于第1阀芯40的排出压力Pd抵消而可防止其影响，能够实现不受到排出压力Pd的影响的第1阀芯40的动作，可进行稳定的容量控制。

在上述结构中，当线圈68处于非通电状态时，上述平衡关系式变为：

Fb＝2A·Ps＋Fs

第1阀芯40向图2中的上侧移动，第1阀芯40的主体部41从座面35a离开并开放连通路（排出侧通路）31、32。

另一方面，当对线圈68通电到预定电流值（I）以上时，利用与感压体50的作用力反向进行作用的螺线管60的电磁驱动力（作用力）以及螺旋弹簧67的作用力，第1阀芯40向图2中的下侧移动，主体部41落座于座面35a并闭塞连通路（排出侧通路）31、32。

不过，由于第1阀芯40的工作由吸入室压力Ps控制，因而例如在吸入室压力Ps是设定压力以上的情况下，即使在线圈68未通电的状态下，与上述不同，第1阀芯40的主体部41也落座于座面35a并闭塞连通路（排出侧通路）31、32。并且，即使在线圈68通电的状态下，当吸入室压力Ps是设定压力以下时，第1阀芯40也向图2中的上侧移动，第1阀芯40的主体部41从座面35a离开并开放连通路（排出侧通路）31、32。

接下来，对将具有该容量控制阀V的斜板式可变容量型压缩机M应用于汽车的空调系统的情况下的动作进行说明。

首先，当旋转轴20利用发动机的旋转驱动力经由传动皮带（未图示）和从动滑轮24而旋转时，斜板21与旋转轴20成为一体而旋转。当斜板21旋转时，活塞22以与斜板21的倾斜角度对应的行程在气缸14内往复运动，从吸入室13被吸入到气缸14内的制冷气体由活塞22压缩并排出到排出室11。然后，所排出的制冷气体从冷凝器25经由膨胀阀26被提供给蒸发器27，在进行冷冻循环的同时回到吸入室13。

这里，制冷气体的排出量是由活塞22的行程来决定的，活塞22的行程是由根据控制室12内的压力（控制室压力Pc）进行控制的斜板21的倾斜角度来决定的。

在活塞22压缩时，来自活塞22和气缸14之间的间隙的窜气始终流入控制室12，欲使控制室12的压力Pc上升。然而，由于设有固定节流孔19，因而即使当连通路（吸入侧通路）33、44、34关闭时，也能从控制室12向吸入室进行一定量的放压，因而可适当维持控制室12内的压力。

首先，当断开螺线管60、吸入压力Ps低的情况下，波纹管51不收缩，第2阀芯43处于落座于适配器53的座面53a的状态。并且，由于第1阀芯40的主体部41从座面35a离开并开放连通路31、32，因而处于液体制冷剂积存在控制室12内的状态。

在该状态下，当接通螺线管60时，第1阀芯40朝关闭方向移动，主体部41落座于座面35a并闭塞连通路（排出侧通路）31、32。在该起动后，当吸入压力Ps是设定压力以上时，波纹管51收缩，适配器53成为从第2阀芯43脱离并开放吸入侧通路33、44、34的状态，积存在控制室12内的液体制冷剂经由连通路（吸入侧通路）33、44、34被排出到吸入室13。然后，当控制室12内的液体制冷剂的排出结束、控制室压力Pc为设定压力以下时，波纹管51伸展，第2阀芯43落座于适配器53的座面43b。因此，连通路（吸入侧通路）33、44、34处于闭塞状态。

不过，由于波纹管51的伸缩由吸入压力Ps和控制室压力Pc控制，因而与螺线管的接通或断开无关，当吸入压力Ps为设定压力以上时，波纹管51收缩，适配器53成为从第2阀芯43脱离并开放吸入侧通路33、44、34的状态，积存在控制室12内的液体制冷剂经由连通路（吸入侧通路）33、44、34被排出到吸入室13。因此，可使液体制冷剂难以积存在控制室12内，可使活塞22的行程迅速达到最大。

并且，在通常控制时（最大容量运转和最小容量运转之间），适当控制向螺线管60（线圈67）的通电大小而使电磁驱动力（作用力）变化。即，利用电磁驱动力适当调整第1阀芯40的位置，控制阀门打开量，以便达到期望的排出量。

并且，在最小容量的运转状态下，使螺线管60（线圈68）为非通电，可动铁芯66和驱动杆65利用感压体50的作用力而后退并停止在暂停位置，并且第1阀芯40的主体部41从座面35a离开并开放连通路（排出侧通路）31、32。由此，排出流体（排出压力Pd）经过连通路（排出侧通路）31、32、33被提供给控制室12内。然后，斜板21的倾斜角度被控制成变为最小，使活塞22的行程达到最小。结果，制冷气体的排出量为最小。

在图2所示的容量控制阀中，在吸入端口36处不设置阀芯，连通路44采用与可变容量型压缩机的吸入室13始终连通的结构，然而当然也可以设置与第1阀芯40联动地对吸入室13和连通路44的连通进行开闭的阀芯。

标号说明

10：壳体；

11：排出室；

12：控制室（曲轴室）；

13：吸入室；

14：气缸；

15：连通路；

16：连通路；

17：连通路；

18：连通路；

19：固定节流孔；

20：旋转轴；

21：斜板；

22：活塞；

23：连接部件；

24：从动滑轮；

25：冷凝器（冷凝装置）；

26：膨胀阀；

27：蒸发器（蒸发装置）；

30：阀体；

31、32：连通路（排出侧通路）；

33：连通路（控制室侧通路）；

34：连通路（吸入侧通路）；

35：第1阀室；

35a：座面；

36：吸入端口；

38：第2阀室；

39：闭塞部件；

40：第1阀芯；

41：主体部；

42：波纹管；

43：第2阀芯；

43a：卡合面；

44：连通路；

45：固定配件；

46：连接部；

47：球面部；

48：凹部；

49：阶梯部；

50：感压体；

51：波纹管；

53：适配器；

53a：座面；

54：凹部；

55：孔部；

60：螺线管；

62：壳体；

63：套筒；

64：固定铁芯；

65：驱动杆；

66：可动铁芯；

67：螺旋弹簧；

68：励磁用的线圈；

M：斜板式可变容量型压缩机；

V：容量控制阀；

Pd：排出压力；

Ps：吸入压力；

Pc：控制室压力；

A1：感压体的受压面积；

A2：第2阀芯的受压面积；

B1：第1阀芯的受压面积；

C1：第1阀芯的波纹管的受压面积。

Claims (3)

1.一种容量控制阀，其特征在于，所述容量控制阀具有：

排出侧通路，其使排出流体的排出室和控制流体的排出量的控制室连通；

第1阀室，其形成在所述排出侧通路的中途；

吸入侧通路，其使所述控制室和吸入流体的吸入室连通；

吸入端口，其形成在所述吸入侧通路的中途；

第1阀芯，其在所述第1阀室开闭所述排出侧通路；

第2阀室，其在所述吸入侧通路的中途形成于比所述第1阀室靠所述控制室处；

感压体，其配置在所述第2阀室内，具有波纹管和适配器，所述波纹管向使所述第1阀芯打开的方向提供作用力，并通过吸入压力和控制室压力而伸缩，所述适配器设在所述波纹管的伸缩方向的自由端，并具有环状的座面；

第2阀芯，其与所述第1阀芯连接，该第2阀芯具有环状的卡合面，该卡合面在所述第2阀室通过与所述适配器的座面卡合和脱离来开闭所述吸入侧通路；以及

螺线管，其向所述第1阀芯提供电磁驱动力，

所述容量控制阀是在所述第1阀芯使用了波纹管的波纹管型阀。

2.根据权利要求1所述的容量控制阀，其特征在于，波纹管型阀具有：与排出侧通路的座面抵接的主体部；一端与该主体部的背面气密接合的波纹管；以及与该波纹管的另一端气密接合的固定配件，该固定配件在所述第1阀室和所述吸入端口之间气密固定于阀体。

3.根据权利要求2所述的容量控制阀，其特征在于，使第1阀芯的密封直径处的受压面积B1和第1阀芯的波纹管的有效直径处的受压面积C1相等。