CN102734116B - 可变排量压缩机 - Google Patents

Abstract

一种可变排量压缩机，其调节控制压力腔中的压力并根据所调节的压力控制排量。制冷剂经由供给通道被供给并经由流出通道被释放。压缩机包括用于对用于制冷剂的供给通道的横截面面积进行调节的第一控制阀。压缩机还包括根据第一控制阀的打开/闭合状态对流出通道的横截面面积进行调节的第二控制阀。第二控制阀对流出通道的横截面面积进行调节，使得第一控制阀处于闭合状态时流出通道的横截面面积大于第一控制阀处于打开状态时流出通道的横截面面积。背压腔位于流出通道的位于第二控制阀与控制压力腔之间的区段中。

Description

可变排量压缩机

技术领域

本发明涉及一种可变排量压缩机，该可变排量压缩机将制冷剂从排放压力区供给到控制压力腔，并且将制冷剂从控制压力腔释放到吸入压力区，由此控制控制压力腔中的压力并根据控制压力腔中的压力控制排量。

背景技术

当这种类型的可变排量压缩机的排量小时，即，当制冷剂的流量低时，由簧片阀的自励振动导致的脉动到达压缩机外部的管道，从而产生异常噪音。因此，在日本特开专利公告No.2008-115762中公开的压缩机在吸入通道中具有第一控制阀，其中吸入通道从用于将制冷剂从外部引入的吸入端口延伸到压缩机中的吸入端口。第一控制阀的阀体沿闭合吸入通道的方向被推压，并且在与作为控制压力腔的曲柄腔连通的阀腔中的压力与吸入压力在阀体处于其间的情况下相互作用。第一控制阀根据阀腔中的压力调节吸入通道的横截面面积。

当具有此第一控制阀的压缩机在小的排量下操作时，吸入端口处的制冷剂压力与吸入腔中的制冷剂压力之间的差减小，使得吸入通道的横截面面积减小。这限制了由簧片阀的自励振动导致的脉动向压缩机外部的管道的传播。

然而，当控制供给通道的打开/闭合状态的第一控制阀处于打开状态(断开状态或用于改变排量的状态)时，阀腔和吸入腔总是彼此连通。在该情况下，由于阀腔中的压力相对较低，所以在可变排量操作期间产生的脉动可能不会被充分地限制。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种能够在可变排量操作期间充分地限制脉动的可变排量压缩机。

为了实现前述目的且根据本发明的一个方面，提供了一种可变排量压缩机，在该可变排量压缩机中形成有吸入压力区、排放压力区和控制压力腔。通过将排放压力区中的制冷剂经由供给通道供给到控制压力腔以及将控制压力腔中的制冷剂经由流出通道释放到吸入压力区，可变排量压缩机的排量根据控制压力腔中的压力而变化。可变排量压缩机包括用于对供给通道的横截面面积进行调节的第一控制阀、具有阀体和背压腔的吸入限制阀、以及第二控制阀。阀体改变从外部制冷剂回路延伸到吸入腔的吸入通道的横截面面积，并且背压腔用于向阀体施加背压以抵抗吸入通道中的压力。第二控制阀根据第一控制阀的打开/闭合状态对流出通道的横截面面积进行调节。第二控制阀对流出通道的横截面面积进行调节，使得第一控制阀处于闭合状态时流出通道的横截面面积大于第一控制阀处于打开状态时流出通道的横截面面积大。背压腔位于流出通道的位于第二控制阀与控制压力腔之间的区段中。

本发明的其它方面和优点将从结合附图而给出的下面的说明中变得明显，其中所述附图通过示例的方式示出本发明的原理。

附图说明

参照当前优选的实施方式的下面的说明连同附图，本发明连同其目的和优点可得到最好地理解，在所述附图中：

图1是示出根据本发明的第一实施方式的可变排量压缩机的截面侧视图；

图2是图1的放大局部截面侧视图；以及

图3是图1的放大局部截面侧视图。

具体实施方式

现在将参照图1至图3对根据本发明的一个实施方式的无离合器型可变排量压缩机进行说明。

如图1所示，可变排量压缩机10的壳体包括缸体11、前壳体构件12以及后壳体构件13。缸体11的前端(在图1中看到的左端)联接到前壳体构件12。缸体11的后端(在图1中看到的右端)联接到后壳体构件13。阀板14、阀瓣板15、16以及保持器板17布置在缸体11和后壳体构件13之间。

前壳体构件12与缸体11限定了控制压力腔121。旋转轴18由前壳体构件12和缸体11经由径向轴承19、20旋转地支撑。旋转轴18的第一端从控制压力腔121伸出到外部。旋转轴18接收来自外部动力源E(未示出)例如车辆发动机的旋转驱动力。

旋转支撑件21固定于旋转轴18。斜盘22布置成面对旋转支撑件21。斜盘22由旋转轴18支撑，以使其能够相对于旋转轴18倾斜并沿着旋转轴18滑动。

引导孔211形成在旋转支撑件21中。一对引导销23形成在斜盘22上。引导销23可滑动地配合在引导孔211中。引导孔211与引导销23的接合使斜盘22能够与旋转轴18一体地旋转并使斜盘22在倾斜的同时沿旋转轴18的轴向方向运动。通过在引导销23与引导孔211接合的情况下沿着旋转轴18的轴线使斜盘22运动而使斜盘22倾斜。

当斜盘22的中心朝向旋转支撑件21运动时，斜盘22的倾斜角增大。斜盘22倾斜角的增大受到旋转支撑件21和斜盘22之间的接触限制。此时，斜盘22的倾斜角达到最大(最大倾斜角)。当处于由图1中的实线表示的位置时，斜盘22处于最小倾斜角位置。当处于由双短划线表示的位置时，斜盘22处于最大倾斜角位置。斜盘22的最小倾斜角设定为比零度稍大的值。

缸孔111延伸穿过缸体11。每个缸孔111容置有活塞24。斜盘22的旋转借助于滑瓦25转化成活塞24的往复运动。因此，每个活塞24在对应的活塞孔111中往复运动。

吸入腔131和排放腔132——为排放压力区——限定在后壳体构件13中。吸入端口26延伸穿过阀板14、阀瓣板16和保持器板17。每个吸入端口26对应于缸孔111中的一个。排放端口27延伸穿过阀板14和阀瓣板15。每个排放端口27对应于缸孔111中的一个。吸入阀瓣151形成在阀瓣板15上。每个吸入阀瓣151对应于吸入端口26中的一个。排放阀瓣161形成在阀瓣板16上。每个排放阀瓣161对应于排放端口27中的一个。阀瓣板15和每个活塞24在对应的缸孔111中限定出压缩腔112。

随着每个活塞24从上止点向下止点(在图1中观察是从右向左)运动，吸入腔131中的制冷剂在吸入阀瓣151弯曲的同时通过对应的吸入端口26被吸入相关联的压缩腔112中。当每个活塞24从下止点向上止点(在图1中观察是从左向右)运动时，对应的压缩腔112中的制冷剂在排放阀瓣161弯曲的同时通过对应的排放端口27排放至排放腔132。保持器板17包括对应于排放阀瓣161的保持器171。每个保持器171限制对应的排放阀瓣161的开度。

当控制压力腔121中的压力降低时，斜盘22的倾斜角增大。这相应地延长了每个活塞24的行程并且增大了压缩机排量。当控制压力腔121中的压力升高时，斜盘22的倾斜角减小。这相应地缩短了每个活塞24的行程并且减小了压缩机排量。

吸入腔131通过外部制冷剂回路28连接到排放腔132。用于从制冷剂吸取热量的换热器29、膨胀阀30、以及用于将周围的热量传递到制冷剂的换热器31位于外部制冷剂回路28上。膨胀阀30是根据换热器31出口处的气态制冷剂的温度的波动来控制制冷剂的流量的自动热力膨胀阀。循环塞32位于从排放腔132到外部制冷剂回路28的通道中。当循环塞32打开时，排放腔132中的制冷剂流到外部制冷剂回路28。

如图2所示，第一电磁控制阀33、吸入限制阀34、第二控制阀35以及止回阀53安装在后壳体构件13中。

第一控制阀33包括螺线管39。螺线管39的固定铁芯40基于通过供给到线圈41的电流导致的励磁吸引可动铁芯42。阀体37固定于可动铁芯42。阀体37通过螺线管39的电磁力抵抗着推压弹簧43的弹力(弹簧力)被朝向用于闭合阀孔38的位置推压。螺线管39经受由控制计算机C执行的电流供给控制(在本实施方式中是占空比控制)。

第一控制阀33具有波纹管361。波纹管361经由引入通道55、通道44以及压力感测腔362暴露于换热器31(图1)下游的外部制冷剂回路28的压力下。阀体37连接到波纹管361，并且通过波纹管361中的压力以及压力感测弹簧363的弹力将阀体37从用于闭合阀孔38的位置推压到用于打开阀孔38的位置。波纹管361和压力感测弹簧363形成压力感测部36。与阀孔38相连的阀容置腔50经由通道51与排放腔132连通。

吸入限制阀34包括容置在容置腔133中的阀壳体56、容置在阀壳体56中的阀腔561中的阀体57、推压弹簧58以及可动弹簧座59。阀壳体56包括圆筒形部62以及联接到圆筒形部62的两端的一对端壁60、61。推压弹簧58将阀体57推压向端壁60并将可动弹簧座59推压向端壁61。

凸缘621形成在圆筒形部62的内周表面上。阀体57能够在阀体57接触端壁60的闭合位置与阀体57接触凸缘621的打开位置之间运动。可动弹簧座59能够在可动弹簧座59接触凸缘621的位置与可动弹簧座59接触端壁61的位置之间运动。与阀腔561连通的第一阀孔601形成在端壁60中。将吸入腔131与阀腔561彼此连接的第二阀孔622形成在圆筒形部62中。

端壁61在圆筒形部62中限定第一背压腔63。在端壁61中形成与第一背压腔63连通的背压端口611。第一背压腔63经由通道54与控制压力腔121连通。

如图2所示，第二控制阀35包括容置在容置腔133中的阀壳体45、容置在阀壳体45中的作为第二阀体的阀体46、以及阀打开弹簧47。阀壳体45具有圆筒形部48和端壁49，并且阀打开弹簧47朝向端壁49推压阀体46。阀体46在阀壳体45中限定第二背压腔64。在端壁49中形成与第二背压腔64连通的背压端口491。第二背压腔64经由通道52与第一控制阀33的阀孔38连通。

在圆筒形部48中形成有第三阀孔481和第四阀孔482。第三阀孔481与第一背压腔63连通，并且第四阀孔482经由通道65与吸入腔131连通。

限制通道461延伸穿过阀体46。当阀体46处于闭合位置时，即，当阀体46覆盖第三阀孔481和第四阀孔482时，第三阀孔481和第四阀孔482经由限制通道461彼此连通。当阀体46处于打开第三阀孔481和第四阀孔482的打开位置时，第三阀孔481和第四阀孔482经由弹簧容置腔483彼此连通。

如图2所示，止回阀53包括阀壳体66、容置在阀壳体66中的阀体67以及闭合弹簧68。闭合弹簧68朝向用于使阀孔661闭合的位置推压阀体67。阀孔661经由通道69与通道52连通。阀容置腔662经由通道70与控制压力腔121连通，通道70形成为延伸穿过阀板14、阀瓣板15、16、保持器板17以及缸体11。

通道51、52、69、70形成用于将制冷剂从排放腔132供给到控制压力腔121的供给通道的一部分。

执行用于第一控制阀33的螺线管39的例如占空比控制的电流供给控制的控制计算机C在空调开关71接通时将电流供给到螺线管39，并且在空调开关71断开时停止供给电流。控制计算机C连接到隔室温度设定装置72和隔室温度检测器73。当空调开关71接通时，控制计算机C基于由隔室温度设定装置72设定的目标隔室温度与由隔室温度检测器73检测的温度之间的差控制供给到螺线管39的电流。

第一控制阀33的阀孔38的打开状态，即第一控制阀33的作为阀开度的开度，由螺线管39中产生的电磁力、推压弹簧43的弹力以及压力感测部36的推压力的平衡来确定。第一控制阀33能够通过改变在螺线管39中产生的电磁力来连续地调节第一控制阀33的开度。当电磁力增大时，朝向用于闭合阀孔38的位置推压阀体37的力增大，使得第一控制阀33的开度减小。此外，当引入通道55中的吸入压力增大时，第一控制阀33的开度减小。当引入通道55中的吸入压力减小时，第一控制阀33的开度增大。第一控制阀33将引入通道中的吸入压力控制到对应于在螺线管39中产生的电磁力的目标压力。

图2示出空调开关71断开以使得对第一控制阀33的螺线管39的电流供给停止的状态(占空比为零的状态)。在该状态下，第一控制阀33的开度达到最大。由于斜盘22的最小倾斜角(图1)设定为稍大于零度的值，所以即使斜盘22的倾斜角最小，制冷剂也从缸孔111排放到排放腔132。在该状态下，循环塞32闭合以停止外部制冷剂回路28中的制冷剂循环。已从缸孔111排放到排放腔132的制冷剂到达第一控制阀33的阀孔38和通道52。通道52中的制冷剂的压力作用在第二控制阀35的第二背压腔64上，并且第二控制阀35的阀体46通过第二背压腔64中的压力运动到在图2中示出的闭合位置。

通道52中的制冷剂经由通道69以及止回阀53的阀孔661流进阀容置腔662中，同时朝向打开位置推动阀体67。已流进阀容置腔662中的制冷剂经由通道70流进控制压力腔121中。控制压力腔121中的制冷剂经由流出通道流到吸入腔131，其中流出通道由通道54、第一背压腔63、第三阀孔481、限制通道461、第四阀孔482以及通道65形成。吸入腔131中的制冷剂被吸入缸孔111中，然后返回到排放腔132。

在图2中示出的状态下，斜盘22的倾斜角是最小的，并且可变排量压缩机10执行断开操作(最小排量操作)，在该操作中，从压缩腔112到排放腔132的制冷剂排量达到最小。此时，由于循环塞32闭合，所以制冷剂不会循环通过外部制冷剂回路28。

图3示出了空调开关71接通以使得对第一控制阀33的螺线管39的电流供给达到最大的状态(占空比为1的状态)。第一控制阀33的开度为零。当可变排量压缩机10在非最小排量下操作时(即，当斜盘22的倾斜角不是最小时)，循环塞32打开，使得排放腔132中的制冷剂流到外部制冷剂回路28。已流出到外部制冷剂回路28的制冷剂经由吸入通道流进吸入腔131中，其中吸入通道由引入通道55、第一阀孔601、阀腔561以及第二阀孔622形成。

当第一控制阀33的开度为零时，即，当阀孔38闭合时，排放腔132中的制冷剂的压力不会经由供给通道作用在第二控制阀35的第二背压腔64上。因此，第二控制阀35的阀体46通过阀打开弹簧47的弹力运动向用于最大程度地打开第三阀孔481和第四阀孔482的位置。止回阀53的阀体67通过闭合弹簧68的弹力运动向用于使阀孔661闭合的位置。

也就是说，在图3中示出的状态下，由于供给通道被闭合，所以排放腔132中的制冷剂不经由供给通道输送到控制压力腔121。控制压力腔121中的制冷剂经由流出通道流到吸入腔131，其中流出通道由通道54、第一背压腔63、第三阀孔481、弹簧容置腔483、第四阀孔482以及通道65形成。在该状态下，斜盘22的倾斜角达到最大，并且可变排量压缩机10执行排量达到最大的最大排量操作。

在空调开关71接通、对第一控制阀33的螺线管39的电流供给既不为零也不是最大(0＜占空比＜1)的状态下，排放腔132中的制冷剂的压力作用在第二控制阀35的第二背压腔64上。已从排放腔132输送到通道52的制冷剂流过止回阀53并流进控制压力腔121中。在该状态下，斜盘22的倾斜角大于最小倾斜角，使得吸入压力调节到对应于占空比的目标压力，并且可变排量压缩机10执行中间排量操作。

图1示出了未启动时的可变排量压缩机10。第二控制阀35对排放通道的横截面面积进行调节，使得流出通道的横截面面积达到最大，即，使得阀孔481、482最大程度地打开。同样，在图3中示出的最大排量操作期间，第二控制阀35对排放通道的横截面面积进行调节，使得流出通道的横截面面积达到最大，即，使得阀孔481、482最大程度地打开。也就是说，第二控制阀35调节流出通道的横截面面积，使得流出通道的横截面面积在第一控制阀33闭合时比在第一控制阀33打开时要大。

因此，控制压力腔121中的液态制冷剂经由流出通道轻易地释放到吸入腔131，其中流出通道由通道54、第一背压腔63、第三阀孔481、弹簧容置腔483、第四阀孔482以及通道65形成。这促使可变排量压缩机10的排量在启动之后立即快速增大。

流出通道的横截面面积在可变排量操作中比在最大排量操作中小。这提高了可变排量压缩机10在可变排量操作期间的操作效率。

现在将对本实施方式的操作进行说明。

在阀孔481、482最大程度地打开的最大排量操作中，通道54、第一背压腔63、第三阀孔481、弹簧容置腔483、第四阀孔482以及通道65形成流出通道。因此，流出通道的横截面面积是大的，并且第一背压腔63中的压力是低的。因此，改变吸入通道的横截面面积的吸入限制阀34的阀体57通过阀腔561中的制冷剂压力运动向用于使阀孔601、622最大程度地打开的位置，并且可动弹簧座59运动向用于接触端壁61的位置。

在最小排量操作(断开状态)期间或在可变排量操作期间，通道54、第一背压腔63、第三阀孔481、第四阀孔482以及通道65形成流出通道。因此，到达吸入腔131的流出通道的横截面面积小于在最大排量操作中的横截面面积，并且第一背压腔63中的压力是高的。因此，可动弹簧座59运动向用于接触凸缘621的位置，并且吸入限制阀34的阀体57抵抗着第一阀孔601中的制冷剂压力运动向接近于用于使阀孔601、622闭合的闭合位置的位置。也就是说，吸入限制阀34减小了吸入通道的横截面面积，使得防止可变排量操作期间的脉动的传播。

第一实施方式具有下面的优点。

(1)第二控制阀35有助于可变排量压缩机10的排量在启动之后立即快速增大，并且有助于提高可变排量压缩机10的操作效率。实现了这些优点的第二控制阀35在可变排量操作中减小了流出通道的横截面面积。因此，在可变排量操作中，第一背压腔63的压力是高的。因此，与未设置第二控制阀35的情况相比，吸入限制阀34进一步减小了吸入通道的横截面面积，由此充分地抑制了可变排量操作期间的脉动。

(2)吸入限制阀34和第二控制阀35容置在形成于后壳体构件13中的公共的容置腔133中。因此，与吸入限制阀34和第二控制阀35分开容置在不同的容置腔中的情况相比，用于容置吸入限制阀34和第二控制阀35所需的空间是紧凑的。

(3)当中间排量操作在高排放压力下执行时，即使第一控制阀33从打开状态转换向闭合状态，由于制冷剂从缸孔111到控制压力腔121的泄漏，控制压力腔121中的控制压力在某些情况下也不能够降低。如果不能够降低的控制压力经由供给通道作用在第二背压腔64上，那么仅仅阀打开弹簧47的弹力会不足以克服第二背压腔64中的压力。如果阀打开弹簧47的弹力不能够克服第二背压腔64中的压力，第二控制阀35的阀体46则不能够从闭合位置运动向打开位置。

止回阀53防止不能够被降低的控制压力作用在第二背压腔64上。因此，当第一控制阀33从打开状态运动向闭合状态时，第二控制阀35的阀体46可靠地从闭合位置运动向打开位置。

(4)在断开操作或可变排量操作期间用作流出通道的一部分的限制通道能够容易地形成在第二控制阀35的阀体46中。

(5)在最大排量操作期间，第二控制阀35将流出通道的横截面面积调节到比在可变排量操作期间的流出通道的横截面面积大的值。因此，第一背压腔63中的压力在最大排量操作期间是低的。因此，降低了用于使吸入限制阀34的吸入通道的横截面面积减小所需的力，使得由吸入限制阀34导致的吸入通道中的压力损失被降低。

可以对本发明进行如下修改。

吸入限制阀34、第二控制阀35以及止回阀53可以容置在公共的容置腔中。

吸入限制阀34和第二控制阀35可以容置在不同的容置腔中。在该情况下，第一背压腔63形成在用于吸入限制阀34的容置腔中。

可以省却可动弹簧座59，并且端壁61可以用作推压弹簧58的阀座。

可以省却阀体46的限制通道461，在该情况下，除了由通道54、第一背压腔63、第三阀孔481、第四阀孔482以及通道65形成的第一流出通道之外，还设置有将吸入腔131与控制压力腔121彼此连接的第二流出通道，并且在第二流出通道中设置有孔口。第二控制阀35的阀体46在断开操作期间或最大排量操作期间使连接于吸入腔131的第一流出通道闭合。因此，第一背压腔63中的压力在可变排量操作期间是高的。

可以省却第一实施方式中的止回阀53。即使在该情况下，也实现了与第一实施方式的优点(1)、(2)和(4)相同的优点。

可以使用包括压力感测部的控制阀作为第一控制阀。压力感测部根据排放压力区中的两个点之间的压力差而增大或减小阀开度。也就是说，这种控制阀可以用作在排放压力区中的制冷剂的流量增大时使阀开度增大、而在排放压力区中的制冷剂的流量减小时使阀开度减小的第一控制阀。

第一控制阀、第二控制阀以及止回阀53可以位于可变排量压缩机的壳体外部，并且第一控制阀和第二控制阀以及止回阀53可以经由管道连接到吸入腔或排放腔。

本发明可以应用于经由离合器从外部驱动动力接收驱动力的可变排量压缩机。此可变排量压缩机能够构造成使得当离合器接合时，即使在斜盘的倾斜角最小时，制冷剂也循环通过外部制冷剂回路，并且使得当离合器脱离接合时制冷剂不会循环通过外部制冷剂回路。

Claims (5)

1.一种可变排量压缩机，在所述可变排量压缩机中形成有吸入压力区、排放压力区和控制压力腔，其中，所述吸入压力区通过外部制冷剂回路连接到所述排放压力区，通过将所述排放压力区中的制冷剂经由供给通道供给到所述控制压力腔并且将所述控制压力腔中的制冷剂经由流出通道释放到所述吸入压力区，所述可变排量压缩机的排量根据所述控制压力腔中的压力而变化，所述可变排量压缩机包括：

第一控制阀，所述第一控制阀用于调节所述供给通道的横截面面积；

吸入限制阀，所述吸入限制阀具有阀体和背压腔，其中，所述阀体改变从所述外部制冷剂回路延伸到所述吸入压力区的吸入通道的横截面面积，并且所述背压腔用于向所述阀体施加背压以抵抗所述吸入通道中的压力；以及

第二控制阀，所述第二控制阀根据所述第一控制阀的打开/闭合状态调节所述流出通道的横截面面积，其中，

所述第二控制阀调节所述流出通道的横截面面积，使得当所述第一控制阀处于闭合状态时所述流出通道的横截面面积大于当所述第一控制阀处于打开状态时所述流出通道的横截面面积，以及

所述背压腔位于所述流出通道的位于所述第二控制阀与所述控制压力腔之间的区段中。

2.根据权利要求1所述的可变排量压缩机，其中，所述吸入限制阀和所述第二控制阀容置在公共的容置腔中。

3.根据权利要求2所述的可变排量压缩机，其中，所述容置腔位于所述压缩机的后壳体构件中。

4.根据权利要求1所述的可变排量压缩机，其中，在所述供给通道的位于所述第一控制阀与所述控制压力腔之间的区段中设置有止回阀。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的可变排量压缩机，其中，所述第二控制阀包括具有限制通道的第二阀体。