CN113015853A - 容量控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够进行精密的阀芯控制的容量控制阀。一种容量控制阀(V)，具备：阀壳体(10)，其形成有供吸入压力的吸入流体通过的Ps口(13)和供控制压力的控制流体通过的Pc口(12)；阀芯(51)，其与阀座(10a)接触或分离，构成主阀(50)，通过螺线管(80)的驱动力来对Pc口(12)与Ps口(13)的连通进行开闭；以及压敏体(61)，其根据周围的流体压力对阀芯(51)施加作用力，从Ps口(13)向配置压敏体(61)的压敏室(60)供给吸入流体，其中，在收纳阀芯(51)的背面侧的收纳室(30)中设置有供给吸入流体的供给路(14)。

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***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***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以控制流体的排出量。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，开闭主阀以调整可变容量型压缩机的控制室的控制压力Pc。
另外，已知一种容量控制阀，由于虽然通过采用对可变容量型压缩机的入口侧、即排出室与控制室之间进行控制的方式能够使响应性良好，但控制所需的制冷剂循环量变多，可变容量型压缩机的运转效率变差，因此，通过采用对可变容量型压缩机的出口侧、即控制室与吸入室之间进行控制的方式，减少了控制所需的制冷剂循环量，提高了可变容量型压缩机的运转效率(参照专利文献1)。
专利文献1的容量控制阀主要由如下部分构成：阀壳体，其形成有供控制压力Pc的控制流体通过的Pc口和供吸入压力Ps的吸入流体通过的Ps口；阀芯，其与形成于阀壳体的阀座接触或分离，构成CS阀，对Pc口与Ps口的连通进行开闭；波纹管，其设置于形成有Ps口的压敏室，根据周围的压力对阀芯施加作用力；以及螺线管，其对阀芯施加用于克服波纹管的作用力的作用力。当施加于螺线管的电流值变大时，CS阀打开。另外，根据压敏室的压力，从波纹管作用于阀芯的力发生变化，从而提高了响应性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-26454号公报(第2页、图2)
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1中，存在以下的问题：在柱塞的收纳空间内通过连结柱塞和阀芯的连结棒与供该连结棒插通的阀壳体的轴孔之间的间隙来导入来自Pc口的控制压力Pc，对于阀芯，从压敏室侧作用吸入压力Ps并从收纳空间作用控制压力Pc，因此，由于吸入压力Ps与控制压力Pc的压力差的变动，施加于螺线管的电流值所引起的阀芯的控制量会发生变化，阀芯控制的精度会降低。
本发明是着眼于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种能够进行精密的阀芯控制的容量控制阀。
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，其形成有供吸入压力的吸入流体通过的Ps口和供控制压力的控制流体通过的Pc口；
阀芯，其与阀座接触或分离，构成主阀，通过螺线管的驱动力来对所述Pc口与所述Ps口的连通进行开闭；以及
压敏体，其根据周围的流体压力对所述阀芯施加作用力，
从所述Ps口向配置所述压敏体的压敏室供给吸入流体，
其中，在收纳所述阀芯的背面侧的收纳室中设置有供给吸入流体的供给路。
由此，通过从压敏室和收纳室双方对阀芯作用吸入压力，能够在抑制了压力的影响的状态下使螺线管的驱动力传递到阀芯，因此能够进行与对螺线管施加的电流相应的精密的阀芯控制。
也可以是，所述阀芯能够接触或分离地与所述压敏体连结。
由此，能够使与周围的流体压力相应的压敏体的作用力与螺线管的驱动力直接取得平衡，因此能够进行更精密的阀芯控制。
也可以是，所述供给路是将所述压敏室与所述收纳室连通的连通孔。
由此，容易使从压敏室和收纳室双方作用于阀芯的吸入压力一致，因此能够进行更精密的阀芯控制。
也可以是，所述连通孔设置于所述阀壳体。
由此，能够在维持结构强度的同时，确保连通孔的流路截面积较大。
也可以是，在所述阀芯与所述阀壳体的滑动部上形成有沿周向延伸的槽。
由此，能够通过由槽带来的迷宫效应来抑制控制压力的控制流体通过阀芯和阀壳体的滑动部向收纳室的泄漏，因此易于将收纳室维持为吸入压力。
也可以是，所述阀芯的阀口径的有效面积与所述滑动部的有效面积相同。
由此，能够抵消作用于阀芯的控制压力，因此能够进行更精密的阀芯控制。
也可以是，设置有克服所述螺线管的驱动力而对所述阀芯施力的弹簧。
由此，能够在非通电状态下可靠地使主阀打开。
附图说明
图1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主阀打开的情况的剖视图；
图2是示出在实施例1的容量控制阀的非通电状态下主阀打开的情况的图1的放大剖视图；
图3是示出在实施例1的容量控制阀的通电状态下(正常控制时)主阀关闭的情况的放大剖视图；
图4是示出在本发明的实施例2的容量控制阀的非通电状态下主阀打开的情况的放大剖视图；
图5是示出在本发明的实施例3的容量控制阀的非通电状态下主阀打开的情况的放大剖视图。
具体实施方式
以下，根据实施例对用于实施本发明的容量控制阀的方式进行说明。
实施例1
参照图1至图3，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***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***调整至所希望的制冷能力。
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、控制室和多个缸体。另外，在可变容量型压缩机M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用于对排出室和控制室的压力进行平衡调整的固定节流孔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缸体内，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的容量控制阀V调整对构成螺线管80的线圈85通电的电流，进行容量控制阀V中的主阀50的开闭控制，控制从控制室流出的流体，从而对控制室内的控制压力Pc进行可变控制。
在本实施例中，主阀50由作为阀芯的杆51和在阀壳体10的内周面上形成的阀座10a构成，主阀50通过杆51的轴向左侧的阶梯部51a与阀座10a接触或分离而进行开闭。
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；杆51，其沿轴向往复移动自如地配置在阀壳体10内；压敏体61，其根据周围的流体压力对杆51施加向轴向右方的作用力；以及螺线管80，其与阀壳体10连接，对杆51施加驱动力。
如图1所示，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；大致圆筒形状的固定铁芯82，其从轴向左方***到外壳81的开口部81a中，且固定在外壳81的内径侧；杆51，其插通到固定铁芯82中，且沿轴向往复移动自如地配置；可动铁芯83，其插嵌固定于杆51的轴向右端部；作为弹簧的螺旋弹簧84，其设置在固定铁芯82与可动铁芯83之间，对可动铁芯83向主阀50的开阀方向即轴向右方施力；以及励磁用线圈85，其经由绕线架卷绕于固定铁芯82的外侧。
在外壳81上形成有轴向左端的内径侧向轴向右方凹陷的凹部81b，在该凹部81b中以大致密封状插嵌固定有阀壳体10的轴向右端部。
固定铁芯82由铁、硅钢等磁性材料的刚体形成，其具备：圆筒部82a，其形成有沿轴向延伸并供杆51的大径部51b的轴向右侧插通的插通孔82b；以及环状的凸缘部82c，其从圆筒部82a的轴向左端部的外周面向外径方向延伸。
另外，在使凸缘部82c的轴向右端面从轴向左方与外壳81的凹部81b的底面抵接的状态下，固定铁芯82插嵌固定在凹部10e中，该凹部10e是插嵌固定在外壳81的凹部81b中的阀壳体10的轴向右端的内径侧向轴向左方凹陷的凹部。
如图1所示，在容量控制阀V中，固定铁芯82和阀壳体10安装于外壳81，从而由固定铁芯82的凸缘部82c的轴向左端面与阀壳体10的凹部10e的内周面形成空间S1。另外，在容量控制阀V中，有底圆筒形状的罩86以大致密封状从轴向右方外嵌于固定铁芯82的圆筒部82a，从而由圆筒部82a的轴向右端与罩86的内周面形成空间S2。另外，空间S1经由固定铁芯82的插通孔82b的内周面与杆51的外周面之间的间隙与空间S2连通，空间S1、S2和固定铁芯82的插通孔82b构成收纳杆51的背面侧的收纳室30。另外，在配置于空间S2的可动铁芯83的外周面上形成有沿轴向延伸的槽83a，流体能够迂回到可动铁芯83的轴向右端与罩86的底面之间。
如图1至图3所示，阀壳体10通过在轴向左端部以大致密封状压入分隔调整部件11而呈有底大致圆筒形状。另外，分隔调整部件11能够通过调整阀壳体10的轴向上的设置位置来调整压敏体61的作用力。
另外，阀壳体10在轴向右端部具有沿径向延伸的分隔壁10b，在分隔壁10b的轴向左侧形成有供杆51的小径部51c插通的轴孔10c，在轴向右侧形成有供杆51的大径部51b插通的作为滑动部的引导孔10d。另外，轴孔10c的孔径比引导孔10d的孔径小，在轴孔10c的轴向右侧形成有供杆51的阶梯部51a接触或分离的阀座10a。另外，引导孔10d的内周面与杆51的滑动部51d之间沿径向稍微分离而形成有微小的间隙，杆51能够相对于阀壳体10沿轴向顺利地相对移动。另外，在分隔壁10b上形成有沿径向延伸的连通路，该连通路成为Pc口12。
另外，在阀壳体10的内部，在形成于分隔壁10b的轴孔10c与引导孔10d之间形成有配置杆51的阶梯部51a的主阀室20，并且在分隔壁10b与分隔调整部件11之间形成有配置压敏体61的压敏室60。这样，在压敏室60与收纳室30之间配置有主阀室20。
另外，在阀壳体10上形成有：Pc口12，其将主阀室20与可变容量型压缩机的控制室连通；以及Ps口13，其将压敏室60与可变容量型压缩机的吸入室连通。另外，在阀壳体10上，在形成Pc口12的轴向位置上外嵌过滤器15，从而防止异物从可变容量型压缩机的控制室侵入主阀室20。
另外，在阀壳体10上设置有在不与主阀室20和Pc口12干涉的位置上沿轴向贯通分隔壁10b的作为供给路的连通孔14，并且，压敏室60经由连通孔14与收纳室30连通。由此，来自Ps口13的吸入压力Ps经由压敏室60和连通孔14供给到收纳室30。另外，连通孔14的流路截面积优选设定为能够使压敏室60与收纳室30中的吸入压力Ps大致相同的大小、例如后述的Pc-Ps流路的流路面积的一半以上的流路面积、或设定为孔的直径为1mm以上。
如图1所示，杆51主要由以下部分构成：大径部51b，其插通到阀壳体10的引导孔10d和构成螺线管80的固定铁芯82的插通孔82b中；以及小径部51c，其在大径部51b的轴向左侧形成为直径小于大径部51b，且插通到阀壳体10的轴孔10c中。另外，在大径部51b的轴向右端部上插嵌固定有构成螺线管80的可动铁芯83，并且能够一起沿轴向移动，杆51的轴向右端51f从可动铁芯83的轴向右端露出。
如图2和图3所示，在大径部51b上，在轴向左端部的外周面上形成有与阀壳体10的引导孔10d的内周面滑动接触的滑动部51d。另外，在滑动部51d上形成有沿周向延伸的两个环状的槽51e，阀壳体10的引导孔10d的内周面与滑动部51d之间的微小的间隙通过由槽51e带来的迷宫效应而提高了密封性。由此，防止了从阀壳体10的主阀室20向收纳室30导入控制压力Pc。另外，槽51e还具有提高杆51的滑动性、减少泄漏量的作用。
另外，小径部51c的轴向左端部***到从设置于压敏体61的轴向右端的接合器70的径向中心向轴向左方凹陷的凹部70a中，而能够接触或分离地与接合器70连结，例如在吸入压力Ps较高的情况下，压敏体61会收缩，从而杆51会从接合器70分离。进一步，在小径部51c中，插通到阀壳体10的轴孔10c中的轴向右端部形成为缩颈状，从而能够确保容量控制阀V开阀时从阀壳体10的主阀室20到压敏室60的Pc-Ps流路(在图2中用实线箭头示出)的流路截面积较大。
如图1至图3所示，压敏体61主要由内置有螺旋弹簧63的波纹管芯62和形成于波纹管芯62的轴向右端的接合器70构成，波纹管芯62的轴向左端固定于分隔调整部件11。
另外，压敏体61配置在压敏室60内，通过螺旋弹簧63和波纹管芯62的作用力，接合器70的凹部70a的底面成为始终与杆51的小径部51c的轴向左端呈抵接状态。即，经由杆51使螺线管80的向轴向左方的驱动力作用于压敏体61，并且从压敏体61受到向轴向右方的反作用力。
接着，对容量控制阀V的动作进行说明。
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，可动铁芯83由于构成螺线管80的螺旋弹簧84的作用力、螺旋弹簧63和波纹管芯62的作用力而受到向轴向右方的力，使可动铁芯83的轴向右端与罩86的底面抵接，并且杆51的阶梯部51a从形成在阀壳体10的内周面上的阀座10a分离，主阀50打开。
接着，对容量控制阀V的通电状态进行说明。如图3所示，容量控制阀V在通电状态下(即正常控制时、所谓的占空比控制时)，通过对螺线管80施加电流而产生的电磁力，可动铁芯83被拉近到固定铁芯82侧即轴向左侧，杆51向轴向左方一起移动，压敏体61被按压向轴向左方而收缩，从而杆51的阶梯部51a落座于阀壳体10的阀座10a，主阀50关闭。
如图2所示，当将吸入压力Ps所作用的压敏体61的波纹管芯62的有效面积设为A、将吸入压力Ps和控制压力Pc所作用的杆51的阀口径的有效面积设为B、将吸入压力Ps和控制压力Pc所作用的杆51的滑动部51d的有效面积设为C、将螺线管80的电磁力(驱动力)设为Fsol、将构成螺线管80的螺旋弹簧84的作用力设为Fspr、将压敏体61的作用力(即，波纹管芯62和螺旋弹簧63的作用力)设为Fbel时，以向右为正，作用于杆51的力的平衡由以下的式子表示，通过将杆51的阀口径的有效面积B和滑动部51d的有效面积C设定为相同(B＝C)，能够抵消作用于杆51的控制压力Pc。
(Fspr+Fbel)-Fsol-(A-B+C)·Ps-(B-C)·Pc＝0 (式)
由此，本实施例的杆51通过从压敏室60经由连通孔14向收纳杆51的背面侧的收纳室30供给吸入压力Ps，并且将杆51的阀口径的有效面积B和滑动部51d的有效面积C设定为相同(B＝C)，从而能够抵消作用于杆51的控制压力Pc，通过从压敏室60和收纳室30双方对杆51作用吸入压力Ps，能够在抑制了压力、特别是控制压力Pc的影响的状态下使螺线管80的驱动力传递到杆51的动作，因此能够进行与对螺线管80施加的电流相应的精密的杆51的控制。另外，也可以通过变更压敏体61的波纹管芯62的有效面积A来变更杆51的控制特性。
另外，杆51处于小径部51c的轴向左端部***接合器70的凹部70a中、接合器70的凹部70a的底面始终与杆51的小径部51c的轴向左端抵接的状态，因此能够使压敏体61的作用力(Fsol)和基于作用于压敏体61的吸入压力Ps的力(A·Ps)与螺线管80的电磁力(Fsol)直接取得平衡，从而能够进行更精密的杆51的控制。
另外，连通孔14沿轴向贯通阀壳体10的分隔壁10b而将压敏室60与收纳室30连通，并且容易使从压敏室60和收纳室30双方作用于杆51的吸入压力Ps一致，因此能够进行更精密的杆51的控制。并且，杆51的滑动部51d通过由沿周向延伸的两个环状的槽51e带来的迷宫效应而提高了密封性，因此控制压力Pc难以向收纳室30导入，更容易使压敏室60与收纳室30中的吸入压力Ps一致。
另外，连通孔14设置于阀壳体10，从而能够在维持结构强度的同时确保连通孔14的流路截面积较大。
另外，通过抑制压力对杆51的影响，例如能够减弱用于克服螺线管80的驱动力的螺旋弹簧84的作用力，因此螺线管80所需的电磁力变小，能够使螺线管80小型化、减小对螺线管80的通电电流。
实施例2
接着，参照图4对实施例2的容量控制阀进行说明。另外，对于与上述实施例中所示的构成部分相同的构成部分，标注相同的附图标记并省略重复的说明。
对实施例2中的容量控制阀V进行说明。如图4所示，在本实施例中，在杆151上设置有作为供给路的连通孔114，该连通孔从小径部51c的形成为缩颈状的轴向右端部延伸至比滑动部51d更靠轴向右侧的轴向位置上并向构成收纳室30的空间S1打开，并且，压敏室60经由连通孔114与收纳室30连通。
由此，通过由杆151的连通孔114与阀壳体10的连通孔14构成的两个流路，能够将来自Ps口13的吸入压力Ps供给到收纳室30，因此容易将收纳室30保持为吸入压力Ps。另外，通过杆151的连通孔114，能够在容量控制阀V开阀时的Pc-Ps流路(在图2中用实线箭头示出)的上游侧的位置处将压敏室60与收纳室30连通，因此能够在更短的时间内使压敏室60与收纳室30的吸入压力Ps一致。
实施例3
接着，参照图5对实施例3的容量控制阀进行说明。另外，对于与上述实施例中所示的构成部分相同的构成部分，标注相同的附图标记并省略重复的说明。
对实施例3中的容量控制阀V进行说明。如图5所示，在本实施例中，滑动部251d的有效面积C被设定为大于杆251的阀口径的有效面积B(B＜C)，由此，在主阀50关闭时，能够使控制压力Pc作用于开阀方向即轴向右方，调整螺线管80的驱动力。这样，通过适当变更杆的阀口径的有效面积B或滑动部的有效面积C，也能够变更杆的控制特性。
以上，根据附图对本发明的实施例进行了说明，但具体的结构不限于这些实施例，即便有在不脱离本发明主旨的范围内的变更、追加，也包含在本发明中。
例如，在上述实施例中，对通过阀壳体10的连通孔14、杆151的连通孔114使压敏室60与收纳室30连通的方式进行了说明，但不限于此，只要能够向收纳室30供给吸入压力Ps即可，例如也可以另外设置将可变容量型压缩机的吸入室与收纳室30直接连通的Ps口。
另外，设置于阀壳体10的连通孔14也可以形成为向轴孔10c的内周面打开。另外，连通孔也可以仅设置于杆。
另外，在上述实施例中，对在杆的滑动部上形成有沿周向延伸的两个槽的例子进行了说明，但不限于此，也可以在阀壳体的引导孔的内周面上形成槽，还可以在杆的滑动部和阀壳体的引导孔的内周面双方都形成槽。另外，槽的数量可以是一个，也可以是两个以上。
另外，杆也可以将其小径部连结固定于压敏体61的接合器70。
另外，所述实施例中的杆通过一体地形成与构成螺线管80的可动铁芯83的连接部分、与阀座10a接触或分离的阀芯部分、与压敏体61的连结部分，能够削减部件数量并降低成本，但是，例如通过分割构成与可动铁芯83的连接部分，能够使螺线管80的构成部分通用化，并且能够根据使用条件容易地变更与阀座10a接触或分离的阀芯部分、与压敏体61的连结部分的材料、设计。
另外，也可以是，压敏体61在内部不使用螺旋弹簧，而波纹管芯62具有作用力。
符号说明
10：阀壳体；10a：阀座；10b：分隔壁；10c：轴孔；10d：引导孔；11：分隔调整部件；12：Pc口；13：Ps口；14：连通孔(供给路)；20：主阀室；30：收纳室；50：主阀；51：杆(阀芯)；51a：阶梯部；51b：大径部；51c：小径部；51d：滑动部；51e：槽；60：压敏室；61：压敏体；62：波纹管芯；63：螺旋弹簧；70：接合器；80：螺线管；82：固定铁芯；83：可动铁芯；84：螺旋弹簧(弹簧)；85：线圈；86：罩；114：连通孔(供给路)；151：杆；B：阀口径的有效面积；C：滑动部的有效面积；Pc：控制压力；Pd：排出压力；Ps：吸入压力；S1、S2：空间；V：容量控制阀。

Claims (7)

1.一种容量控制阀，具备：
阀壳体，其形成有供吸入压力的吸入流体通过的Ps口和供控制压力的控制流体通过的Pc口；
阀芯，其与阀座接触或分离，构成主阀，通过螺线管的驱动力来对所述Pc口与所述Ps口的连通进行开闭；以及
压敏体，其根据周围的流体压力对所述阀芯施加作用力，
从所述Ps口向配置所述压敏体的压敏室供给吸入流体，
其中，在收纳所述阀芯的背面侧的收纳室中设置有供给吸入流体的供给路。
2.根据权利要求1所述的容量控制阀，其中，
所述阀芯能够接触或分离地与所述压敏体连结。
3.根据权利要求1或2所述的容量控制阀，其中，
所述供给路是将所述压敏室与所述收纳室连通的连通孔。
4.根据权利要求3所述的容量控制阀，其中，
所述连通孔设置于所述阀壳体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的容量控制阀，其中，
在所述阀芯与所述阀壳体的滑动部上形成有沿周向延伸的槽。
6.根据权利要求5所述的容量控制阀，其中，
所述阀芯的阀口径的有效面积与所述滑动部的有效面积相同。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的容量控制阀，其中，
设置有克服所述螺线管的驱动力而对所述阀芯施力的弹簧。
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