专利名称：变容式压缩机的控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变容式压缩机的控制阀，更具体地说，本发明涉及一种在汽车空调的变容式压缩机中用于控制制冷剂排量的控制阀。
背景技术：
用于汽车空调制冷循环的压缩机由发动机驱动，发动机的转速根据汽车的运动状态而发生变化，因此不能控制转速。出于该原因，通常，采用可改变制冷剂排量的变容式压缩机，以便在不受发动机转速限制的情况下获得足够的制冷能力。
在变容式压缩机中，通常，设置在气密曲柄腔内的从而其倾斜角度可变的摆动板通过转轴旋转来驱动以进行摆动运动，摆动板的摆动运动使活塞沿平行于转轴的方向往复运动，并将制冷剂从吸入腔抽入到相连的缸中，压缩制冷剂，然后将制冷剂排泄到排泄腔(discharge chamber)中。在此过程中，通过改变曲柄腔中的压力就可改变摆动板的倾斜角度，从而改变制冷剂排量。变容式压缩机的控制阀可控制曲柄腔中的压力变化。
通常，可变地控制压缩机排量的变容式压缩机控制阀工作中将从排泄腔排出并具有排泄压力Pd的部分制冷剂导入到气密的曲柄腔中，从而通过控制所导入的制冷剂量来控制曲柄腔中的压力Pc，且根据吸入腔中的吸入压力Ps来进行这种控制。也就是，变容式压缩机控制阀感测吸入压力Ps，并在排泄压力Pd下控制从排泄腔进入曲柄腔的制冷剂流量，从而将吸入压力Ps保持在恒定的值。
为此，变容式压缩机控制阀装有用于感测吸入压力Ps的感压部分和用于使从吸入腔通向曲柄腔的通道根据感压部分所感测的吸入压力Ps而进行开启和关闭的阀部分。另外，一种可在变容操作开始时在外部自由地设定假定的吸入压力Ps值的变容式压缩机控制阀装有螺线管，该螺线管可通过外部电流来对感压部分进行设定。
另外，可从外部进行控制的普通变容式压缩机控制阀包括一种用于控制变容式压缩机的类型，其中该变容式压缩机的结构为在发动机和安装摆动板的转轴之间不设置电磁离合器而将发动机直接与压缩机的转轴相连，以便于进行和阻止发动机驱动力的传递(参见日本待审专利申请公开文件2000-110731(第0010和0044段以及图1))。
该控制阀包括使连通排泄腔和曲柄腔的通道开启和关闭的阀部分、用于产生电磁力使阀部分朝关闭方向工作的螺线管以及用于当吸入压力Ps低于大气压力时使阀部分朝开启方向工作的感压部分，且它们按照该顺序进行布置。因此，当螺线管不受激励时，阀部分处于完全开启状态，因此曲柄腔内的压力Pc就可保持在接近于排泄压力Pd的压力上。这使得摆动板基本上与转轴垂直，并使变容式压缩机以最小排量进行工作。因此，即使在发动机直接与转轴相连时，制冷剂排量也基本上可减小到接近于0，这就使其可取消电磁离合器。
但是，用于控制取消了电磁离合器的变容式压缩机的普通控制阀的结构制成使感压部分和阀部分安装有设置在它们之间的螺线管，且吸入压力Ps通过螺线管进入比较吸入压力Ps和大气压力的感压部分。这需要螺线管整个容纳在压力腔内，因此，螺线管的部件设计时需要考虑可抵抗压力。
发明内容
本发明就是着眼于这些方面而提出的，其目的是提供一种变容式压缩机控制阀，该控制阀可不采用电磁离合器而将变容式压缩机控制到最小排量，并可构造成使螺线管不容纳在压力腔中。
为解决上述问题，本发明提供一种变容式压缩机控制阀，其用于控制气密曲柄腔中的压力以改变制冷剂排量，其特征在于螺线管的柱塞被分成第一柱塞和第二柱塞，且一个感压元件设置在第一柱塞和第二柱塞之间，用于感测吸入腔中的吸入压力。
本发明上述的和其它的目的、特征和优点可通过下面结合附图所进行的描述中清楚地得出，附图以示例方式示出了本发明的优选实施例。
图1是本发明第一实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图2是变容式压缩机处于启动状态时变容式压缩机控制阀的中部纵向横截面图。
图3是变容式压缩机处于稳定工作状态时变容式压缩机控制阀的中部纵向横截面图。
图4是本发明第二实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图5是本发明第三实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图6是本发明第四实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图7是本发明第五实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图8是本发明第六实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图9是本发明第七实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图10是本发明第八实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图11是本发明第九实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图12是本发明第十实施例的变容式压缩机控制阀的阀部分的局部放大中部纵向横截面图。
图13是本发明第十一实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图1是本发明第一实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
变容式压缩机的控制阀包括位于图中上部位置的阀部分。在阀部分中，位于本体11顶部的开口形成与变容式压缩机的排泄腔相通并承受排泄压力Pd的口12，滤净器13设置在口12上。承受排泄压力Pd的口12与口14内部相通，该口14与变容式压缩机的曲柄腔相通并形成于本体11中以便将控制压力Pc导出到曲柄腔中，阀座15作为本体11的一个整体部件形成于连通口12和14的制冷剂通道中。与阀座的承受排泄压力Pd的一侧相反，阀元件16设置成可轴向移动。弹簧17沿阀的关闭方向推顶阀元件16，通过旋入口12中的调整螺钉18来调节弹簧17的载荷。如图所示，在本体11的下方设有与变容式压缩机的吸入腔相通并承受吸入压力Ps的口19。
中空圆筒形元件20设置在本体11的下端，第一柱塞21可轴向移动地设置在中空圆筒形元件20内。第一柱塞21具有导向件22，该导向件22由例如聚四氟乙烯制成且具有较低的滑动阻力，并沿其周边安装配合在图的下部位置。导向件22的外周边表面与中空圆筒形元件20的内壁滑动接触，当第一柱塞21沿轴向运动时，导向件22可引导第一柱塞21，同时使第一柱塞21与中空圆筒形元件20的内壁保持预定的距离。应当注意，导向件22并不是沿第一柱塞21的整个圆周面进行设置的，它具有一个切口部分，因此允许吸入压力Ps进入形成于第一柱塞21的下端侧的空间中。
第一柱塞21具有法兰23，法兰23压配合在第一柱塞21的上端，且弹簧24设置在法兰23和中空圆筒形元件20的上端面之间。轴25可轴向移动地设置在本体11内，且轴25和本体11之间基本上不存在间隙，轴25的下端在第一柱塞21的上部轴向位置处以压配合的方式固定在第一柱塞21上。因此，轴25和导向件22将第一柱塞21定位在本体11的轴线上。轴25的上端延伸穿过一阀孔并与阀元件16相接触。
向图上方推顶第一柱塞21的弹簧24被构造成比沿阀关闭方向推阀元件16的弹簧17具有更大的弹簧力。因此，当螺线管不受激励时，第一柱塞21与同口19连通的腔的顶部相贴合，且与轴25接触的阀元件16处于完全开启位置。
在第一柱塞21的下方设有构成感压部件的膜片26。膜片26的外周边夹在中空圆筒形元件20和螺线管的外壳27之间，并由密封垫28密封。中空圆筒形元件20和螺线管外壳27对膜片26的夹持通过将图中所示的外壳27的上端边缘挤压到图中所示的本体11的下端同时使中空圆筒形元件20保持在其中而实现。因此，形成变容式压缩机控制阀的压力腔的部件一直延伸到由膜片26隔开的部分，且低于该部分的部件承受大气压力。应当注意，膜片26由例如一片聚酰亚胺膜构成。但是，根据需要可采用多片，将一片叠置在另一片上，这样就可提高抵抗第一柱塞21反复撞击而产生破裂的能力。
磁铁线圈29设置在外壳27内，磁铁线圈29内设有套管30。套管30具有插入到其下部并固定的铁芯31。铁芯31和膜片26之间设有第二柱塞32，第二柱塞32可在套管30内沿轴向移动。沿第二柱塞32轴线设置的轴33的上端以压配合的方式固定在第二柱塞32上，轴33的下端由设置在用于封闭外壳27开口端的头部(knob)34内的轴承35支承。弹簧36设置在第二柱塞32和铁芯31之间，其朝向膜片26推顶第二柱塞32。
本体11在口12和口14之间的位置上具有安装配合在其周边上的O形圈37，其中通过口12可引入排泄压力Pd，而压力Pc可通过口14导出而进入曲柄腔，且本体11在口14和口19之间的位置上具有安装配合在其周边上的O形圈38，其中压力Pc可通过口14导出，而吸入压力Ps可通过口19引入。图中所示的外壳27的下端具有安装配合在其周边上的O形圈39，用于将吸入压力Ps与大气压力切断。另外，通过导线40向磁铁线圈29提供控制电流。
在上述结构中，中空圆筒形元件20、外壳27和头部34由磁性材料制成，因而可用作螺线管磁路的磁轭，磁铁线圈29所产生的磁力线延伸通过由外壳27、中空圆筒形元件20、第一柱塞21、第二柱塞32、铁芯31和头部34所形成的磁路。
图示的变容式压缩机控制阀处于螺线管不受激励且吸入压力Ps较高的状态，也就是，空调处于不工作状态。由于吸入压力Ps较高，膜片26抵抗弹簧36的载荷向下移动，从而使第二柱塞32与铁芯31相贴合。另外，如图所示，弹簧24向上推顶第一柱塞21使其离开膜片26并因此而处于免受膜片26影响的状态，其中吸入压力Ps变化使膜片26产生运动。另外，第一柱塞21通过轴25向完全开启位置推顶阀元件16。因此，在该状态，即使变容式压缩机的转轴在发动机驱动下旋转时，变容式压缩机也以最小的排量进行工作。
图2是变容式压缩机处于启动状态时变容式压缩机的控制阀的中部纵向横截面图，而图3是变容式压缩机处于稳定工作状态时变容式压缩机控制阀的中部纵向横截面图。
当最大控制电流供应到螺线管的磁铁线圈29时，在变容式压缩机已经启动的情况下，如图2所示，高的吸入压力Ps向下压第二柱塞32使其与铁芯31相接触，即使第二柱塞32被铁芯31所吸引，它也仍保持在相同的位置上。因此，在此情况下，第二柱塞32和铁芯31好象是一固定铁芯一样进行工作，因此，第二柱塞32吸引第一柱塞21使第一柱塞21通过膜片26附着到第二柱塞32上，从而将轴25向下拉。因此，弹簧17使阀元件16支承在阀座15上，从而完全关闭阀部分。这就切断了从排泄腔延伸到曲柄腔的通道，从而变容式压缩机迅速地转换到以最大排量进行工作。
当变容式压缩机继续以最大排量进行工作使吸入压力Ps足够低时，膜片26感受到吸入压力Ps并试图向上移动，如图所示。此时，如果供给磁铁线圈29的控制电流根据空调的设定温度而下降，如图3所示，处于吸引状态的第一柱塞21、膜片26和第二柱塞32一致向上运动到使吸入压力Ps、弹簧17、24和36的载荷以及螺线管的吸引力相平衡的位置上。这就使得轴25向上推阀元件16，使其离开阀座15而定位到预定的阀升程位置。因此，具有排泄压力Pd的制冷剂以被控制到与阀升程相对应的流量进入曲柄腔，从而变容式压缩机就转换到以对应于控制电流的排量进行工作。
当螺线管磁铁线圈29中的控制电流恒定时，膜片26感受到吸入压力Ps，从而控制阀部分的阀升程。例如，当增大制冷负载(refrigerating load)使吸入压力Ps增大时，膜片26如图所示向下运动，阀元件16也向下运动，从而减小了阀部分的阀升程，使变容式压缩机沿排量增大的方向工作。另外，当制冷负载降低使吸入压力Ps降低时，膜片26向上运动增大了阀部分的阀升程，从而使变容式压缩机沿排量减小的方向工作。因此，变容式压缩机进行工作使吸入压力Ps保持恒定。
图4是本发明第二实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，与图1所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第二实施例的变容式压缩机控制阀与第一实施例控制阀的不同之处在于承受来自排泄腔的排泄压力Pd的口12的位置和将控制压力Pc导出而进入曲柄腔的口14的位置是颠倒的。
在变容式压缩机控制阀中，阀元件16与感压活塞41形成一体，排泄压力Pd导入到连接阀元件16和感压活塞41的直径减小的部分中。感压活塞41的外径与形成阀座15的阀孔的内径相等，因此，阀元件16的承压面积和感压活塞41的承压面积是相等的。这就使得作用在阀元件16上使其向上运动的排泄压力Pd的力被作用在感压活塞41上使其向下运动的排泄压力Pd的力抵消，因此可使螺线管和膜片26控制阀元件16不受较高排泄压力Pd的影响。
感压活塞41具有消除排泄压力Pd影响的作用，并起到第一实施例变容式压缩机控制阀中用于将螺线管和膜片26的运动传递给阀元件16的轴的作用。
柱塞被分成两部分且膜片26设置在其间的结构以及螺线管的结构等其它特征与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，因此其工作过程这里就不再进行描述了。
图5是本发明第三实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，与图1所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第三实施例的变容式压缩机控制阀与第一和第二实施例控制阀的不同之处在于该控制阀除了象第一和第二实施例控制阀所进行的对具有排泄压力Pd的进入曲柄腔的制冷剂流量进行控制以外，还对具有压力Pc的被允许从曲柄腔排泄到吸入腔的制冷剂的流量进行控制。
在该变容式压缩机控制阀中，与曲柄腔相通的通道被分成两部分。也就是，本体11具有口14a和口14b，其中通过口14a，控制压力Pc1可导出而进入曲柄腔，而通过口14b，压力Pc2可从曲柄腔导入。这是因为形成了通道允许从排泄腔导入并由阀部分控制的制冷剂一经进入曲柄腔，然后从曲柄腔流入到吸入腔，从而使混合在制冷剂中用于润滑压缩机的润滑油必定流动通过曲柄腔。
打开口14b，其中制冷剂经过口14b从曲柄腔返回，经连通通道42进入与通向吸入腔的口19相通的空间内。通向该空间的开口的结构制成可通过第一柱塞21进行开启和关闭。因此，但阀部分完全关闭时，曲柄腔和吸入腔之间的通道开启，因而使被允许从曲柄腔流入到吸入腔的制冷剂的流量最大，从而可使压缩机可迅速转换成以最大排量进行工作，而阀部分完全开启时，曲柄腔和吸入腔之间的通道关闭，因而使从排泄腔进入曲柄腔的制冷剂的流量最大，从而使压缩机可迅速地转换成以最小排量进行工作。
柱塞被分成第一柱塞21和第二柱塞32且膜片26设置在它们之间的结构以及螺线管结构等其它特征与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，因此，该变容式压缩机控制阀的工作过程与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，这里就不再进行描述了。
图6是本发明第四实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，与图1所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第四实施例的变容式压缩机控制阀包括用于缓冲在螺线管受到激励使第一柱塞21被吸引向第二柱塞32时所发生的第一柱塞21与膜片26之间的撞击的缓冲装置(shock-absorbing means)。具体地说，盘43设置在第一柱塞21和膜片26之间，弹簧44设置在第一柱塞21和盘43之间。该结构不仅具有使盘43与膜片26稳定接触的作用，而且具有与第一到第三实施例的变容式压缩机控制阀的用于朝着阀部分来推顶第一柱塞21的弹簧24所起作用相同的作用。盘43由导向件22支承，导向件22形成在第一柱塞21的外周面上并相对于第一柱塞21的下端进一步向下延伸。
对于上述结构，弹簧44推压盘43，从而使第二柱塞32、膜片26和盘43始终相互接触并一起运动。当螺线管未受到激励时，如图所示，弹簧44使第一柱塞21和盘43相互分开。当螺线管受到激励时，第一柱塞21被与其结合的盘43所吸引，并通过碰撞而附着到盘43上。碰撞力在被盘43缓冲之后传递到膜片26上，因此就减小了作用在膜片26上的冲击。
柱塞被分成第一柱塞21和第二柱塞32且膜片26设置在它们之间的结构以及螺线管的结构等其它特征与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，因此，该变容式压缩机控制阀的工作过程与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，这里就不再进行描述了。
图7是本发明第五实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。在图7中，与图4所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
除了第二实施例的变容式压缩机控制阀的结构以外，本发明第五实施例的变容式压缩机控制阀还包括用于调整弹簧36的载荷的机构。具体地说，如图所示，调整螺钉45在阀的下端旋入到头部34中，且调整螺钉45所制成的形状使得它以轴向可移动的方式支承轴33的下端。挡环46安装配合在轴33的中部，弹簧保持器47被设置成挡环46可限制弹簧保持器47的向上移动。弹簧36设置在弹簧保持器47和调整螺钉45之间。通过这种结构，调节调整螺钉45旋入到头部34中的旋入量就可调节弹簧36的载荷，从而调整变容式压缩机控制阀的设定值。
图8是本发明第六实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，在图8中，与图6和图7所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第六实施例的变容式压缩机控制阀被构造成使套筒48可引导第一柱塞21和盘43沿轴向运动，套筒48以压配合的方式固定在中空圆筒形元件20上，且第一柱塞21与感压活塞41接触，感压活塞41与阀元件16形成一体。中空圆筒形元件20具有扩大的下部，如图所示，从而在该下部和套筒48之间形成环形空间，连通孔49穿过其阶梯部分，从而在用于导入吸入压力Ps的口19与在膜片26上表面的上方空间之间进行连通。另外，如图所示，螺线管的下端设有连接器50，用于与导线连接器相连。连接器50具有旋入到其中的调整螺钉45，用于调整弹簧36的载荷，且连接器50还设有连通孔51，用于将螺线管内部和大气环境相连通。除了阀元件16具有锥形形状以外，该控制阀的其它特征与第四实施例的变容式压缩机控制阀相同，因此，这里就不再进行描述了。
图9是本发明第七实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。在图9中，与图8所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第七实施例的变容式压缩机控制阀与第六实施例的变容式压缩机控制阀的不同之处在于采用另一种方法进行对中，而在第六实施例中，第一柱塞21和盘43的对中是通过固定在中空圆筒形元件20上的套筒48来实现的。也就是，第一柱塞21通过配合在与阀元件16形成一体的感压活塞41上而实现对中，且盘43通过使形成于其一端面上并朝膜片26突出的凸部配合到在膜片26和第二柱塞32的中心部位形成的凹部中来实现对中。应当注意，通过将凹部设置在盘43上且将凸部设置在膜片26和第二柱塞32上也可取得同样的效果。该控制阀结构的其它特征与图8所示第六实施例的变容式压缩机控制阀相同，因此，这里就不再进行描述了。
图10是本发明第八实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，在图10中，与图7和图8所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第八实施例的变容式压缩机控制阀与图7所示的第五实施例变容式压缩机控制阀的不同之处在于改变了第一柱塞21的形状使得它可迅速与膜片26相接触。
也就是，第一柱塞21由两个围绕其设置的C形导向件22以可轴向运动的方式进行夹持，且第一柱塞21与中空圆筒形元件20的内壁表面保持预定的距离，导向件22可与中空圆筒形元件20的内壁滑动接触。因此，第一柱塞21就由中空圆筒形元件20保持，且在第一柱塞21和中空圆筒形元件20之间形成有相对较大的间隙。第一柱塞21的与膜片26相对的端面不是平的，而是制成中心及其附近区域是平的表面，且周围部分呈渐进的锥形，或者制成使端面的横截面呈具有较大半径的弧形的形状。
如果导向件22由具有可根据温度或制冷剂类型而进行膨胀和收缩的特性的材料例如聚四氟乙烯制成，当螺线管受到激励使第一柱塞21和第二柱塞32相互吸引时，导向件22有时使第一柱塞21倾斜，然后使其与膜片26接触。在此情况下，第一柱塞21的与膜片26相对的端面就通过其锥形部分与膜片接触，因此就可使阀元件16迅速关闭阀部分。这就避免了在第一柱塞21的与膜片相对的端面是平面的情况下所发生的两步工作的情况，其中两步工作是指第一柱塞21的平端面的周边部分在吸引力作用下与膜片26相接触，然后，第一柱塞21的平端面与膜片26接触。这就可迅速关闭阀元件16，而且，由于不会发生第一柱塞21在两步工作的第一步中被中断停止的现象，因此，可准确地关闭阀元件16。
应当注意，除了第一柱塞21的与膜片26相对的端面为锥形形状且第一柱塞21由两个导向件22进行支承以外，该变容式压缩机控制阀具有与图7所示的第五实施例变容式压缩机控制阀结构相同的结构，因此，这里就不再进行描述了。
图11是本发明第九实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。在图11中，与图10所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第九实施例的变容式压缩机控制阀与图10所示的第八实施例的变容式压缩机控制阀的不同之处在于采用波纹管(bellows)作为感压元件来感受吸入压力Ps。
也就是，波纹管52设置在第一柱塞21和第二柱塞32之间。波纹管52具有从其图示的上端面沿径向伸出的凸缘，该凸缘夹在中空圆筒形元件20和螺线管的外壳27之间并由密封垫28密封。波纹管52的下端面是封闭的并与第二柱塞32相接触。第一柱塞21在其下部具有与其形成一体的柱形元件53，且柱形元件53定位在波纹管52的中空空间内。当螺线管不受激励且弹簧24沿图示向上的方向推第一柱塞21时，第一柱塞21的柱形元件53离开波纹管52。
应当注意，除了将波纹管52用作感压元件以外，该变容式压缩机控制阀具有与图10所示的第八实施例变容式压缩机控制阀结构相同的结构。因此，该实施例控制阀的工作过程与第八实施例的控制阀是相同的，这里就不再进行描述了。
图12是本发明第十实施例的变容式压缩机控制阀的阀部分的结构的局部放大中部纵向横截面图。在图12中，与图11所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第十实施例的变容式压缩机控制阀的结构制成吸入压力Ps无论在任何状态下，都使承受的压力与阀部分所承受的排泄压力Pd不相平衡，从而可迅速地完全开启阀。
也就是，在图4、7-11所示的变容式压缩机控制阀中，阀部分的这些口从螺线管侧依次排列为用于吸入压力Ps、排泄压力Pd和曲柄腔压力Pc的各个口，以避免各压力中最大的排泄压力Pd影响对阀元件16的控制。这通过使阀孔的内径A与感压活塞41的外径B相等，从而使排泄压力Pd沿图中向上方向作用在阀元件16上的力被排泄压力Pd沿图中向下方向作用在感压活塞41上的力抵消来实现。在该可抵消排泄压力Pd的结构中，阀元件16通过曲柄腔压力Pc与吸入压力Ps之间的压力差(Pc-Ps)来控制阀部分。
但是，由于压力Pc高于吸入压力Ps，因此，作用于阀元件16的压力Pc与作用于感压活塞41的吸入压力Ps之间的压力差(Pc-Ps)沿自关闭方向将载荷作用于阀元件16和感压活塞41。因此，当停止向螺线管供电而完全打开阀部分时，沿阀开启方向推顶第一柱塞21的弹簧24挤压感压活塞41使阀元件16离开阀座15。但是，当压力差(Pc-Ps)增大时，自关闭方向的载荷也增大，使阀部分难于开启，且在有些情况下，会发生阀部分不能开启的现象。特别是，在变容式压缩机省去电磁离合器的情况下，无论吸入压力Ps处于什么压力状态下，当停止向螺线管供电时，必须强行完全打开控制阀以使压缩机的排量最小。
为此，在该变容式压缩机控制阀中，使阀孔的内径A大于感压活塞41的外径B大约3％，从而使阀元件16的承压面积大于感压活塞41的感压面积，因而在阀开启方向摆脱了相对于排泄压力Pd的承压平衡。这使得即使在压力差(Pc-Ps)增大时，沿自关闭方向的载荷也较小，从而在停止向螺线管供电时，弹簧24的推力可稳定地完全打开阀部分。
图13是本发明第十一实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。在图13中，与图5和图10所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第十一实施例的变容式压缩机控制阀的结构制成，除了象图10所示第八实施例的变容式压缩机控制阀那样可对进入曲柄腔的制冷剂流量进行控制同时抵消进入曲柄腔的制冷剂的排泄压力Pd以外，该控制阀还对具有压力Pc的被允许离开曲柄腔而进入吸入腔的制冷剂的流量进行控制。
也就是，本体11设有用于将制冷剂导出并进入曲柄腔的口14a和用于将制冷剂从曲柄腔导入的口14b，且该口14b通过与感压活塞41同轴的制冷剂通道54与容纳第一柱塞21的空间相通。感压活塞41位于螺线管一侧的端部具有与其形成一体的阀元件55，且阀元件55具有与第一柱塞21相接触的端面。阀元件55具有滑阀的阀元件结构。当阀元件16提升离开阀座15时，阀元件55关闭制冷剂通道54并将从曲柄腔流向吸入腔的制冷剂的流动切断，从而当阀元件16支承在阀座15上时，阀元件55打开制冷剂通道54并允许曲柄腔中的制冷剂通过口19进入吸入腔。这就可迅速地增大或降低曲柄腔中的压力Pc，从而变容式压缩机可迅速地转换成以最小排量进行工作或以最大排量进行工作。
如上所述，根据本发明，螺线管的柱塞被分成两个部分，感压元件设置在它们之间用于感测吸入压力，且其中一个分开的柱塞进行控制阀部分的阀开启，以便控制曲柄腔中的压力。这就使其可构成其范围从阀部分到设置感压元件的部分的这些部件且包括一个用于控制阀部分的阀提升操作的柱塞的部件，作为承压部件，且螺线管的除了一个用于控制阀部分的阀提升操作的柱塞之外的部分可构成通向大气压力环境而不容纳在压力腔中的部件。
另外，当螺线管不受到激励时，感压元件运动并离开用于控制阀部分的阀提升操作的一个柱塞，从而感压元件的运动不传递到阀部分，且同时，阀部分保持在完全开启状态。这使其可不用电磁离合器就将变容式压缩机控制到最小排量。
前面的描述仅仅是为了说明本发明的原理。另外，对于本领域技术人员来说，可很容易地进行各种的修改和变型，因此，也并不希望将本发明限制到图示和文字所描述的具体结构和应用场合中，所有适当的变型和等效替换都被认为落在本发明所附权利要求书和它们的等效实施方式范围内。
权利要求
1.一种变容式压缩机的控制阀，其用于控制气密地形成的曲柄腔中的压力以改变制冷剂排量，其特征在于螺线管的柱塞被分成第一柱塞和第二柱塞，且一个感压元件设置在第一柱塞和第二柱塞之间，用于感测吸入腔中的吸入压力。
2.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞设置在用于控制曲柄腔内的压力的阀部分和感压元件之间，并处于被推顶以使阀部分开启的状态，且当螺线管受到激励时，第二柱塞通过感压元件被吸向第一柱塞，从而形成一个整体部件，当螺线管被断开激励时，感压元件所承受的吸入压力沿着离开第一柱塞的方向推顶第二柱塞。
3.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于感压元件是一个膜片。
4.根据权利要求3所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于膜片由聚酰亚胺膜制成。
5.根据权利要求4所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于该聚酰亚胺膜通过层叠多片聚酰亚胺膜而构成。
6.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于感压元件是波纹管。
7.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分设置在分别与变容式压缩机的排泄腔和曲柄腔连通的第一和第二口之间。
8.根据权利要求7所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括一个阀元件和一个轴，该阀元件设置成可从第一口的一侧向着和远离阀座来运动，该阀座形成于连通变容式压缩机的排泄腔的第一口和连通曲柄腔的第二口之间的一个通道中，所述轴设置在阀元件和第一柱塞之间，用于将第一柱塞的运动传递给阀元件。
9.根据权利要求7所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括一个阀元件和一个感压活塞，该阀元件设置成可从第二口的一侧向着和远离阀座而运动，该阀座形成于连通变容式压缩机的排泄腔的第一口和连通曲柄腔的第二口之间的一个通道中，该感压活塞与阀元件形成一体，感压活塞的外径与形成阀座的阀孔的内径大致相等，且在与阀元件的承压面积相等的一个承压面积上，该感压活塞从与阀元件承受排泄压力的方向相反的一个方向承受来自排泄腔的排泄压力，并在其上一个朝向螺线管的端面上承受吸入压力，以便将第一柱塞的运动传递给阀元件。
10.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于在感压元件和第一柱塞之间设置缓冲装置。
11.根据权利要求10所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于缓冲装置包括一个盘和一个弹簧，该盘位于感压元件和第一柱塞之间，该弹簧恒定地推顶盘使盘与感压元件相接触。
12.根据权利要求11所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞和盘通过套筒进行对中。
13.根据权利要求11所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞通过固定到与阀部分的阀元件形成一体的感压活塞上而实现对中，其中该阀部分控制着曲柄腔内的压力，且第一柱塞被保持为在轴向上可移动的方式，该盘通过使形成在其与感压元件相对的端面的中部的凸部或凹部与形成在感压元件和第二柱塞的中部的凹部或凸部相配合来实现对中。
14.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞具有一个朝向控制曲柄腔内的压力的阀部分的侧部，其被固定到与阀部分的阀元件形成一体的感压活塞上，且以可轴向运动的方式被保持，第一柱塞还具有一个朝向感压元件的侧部，该侧部通过围绕其设置的C形导向件被保持。
15.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞由围绕其设置且相互沿轴向间隔开的两个C形导向件以可轴向运动的方式进行夹持。
16.根据权利要求15所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞具有与感压元件相接触的表面，其形成锥形，从而具有一个与感压元件相对的缩小的平面面积。
17.根据权利要求7所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括阀元件和感压活塞，该阀元件设置成使其可从第二口的一侧朝向和离开阀座来运动，该阀座形成于连通变容式压缩机的排泄腔的第一口和连通曲柄腔的第二口之间的一个通道中，该感压活塞与阀元件形成一体，该感压活塞的外径小于形成阀座的阀孔的内径，且在小于阀元件的承压面积的一个承压面积上，该感压活塞从与阀元件承受排泄压力的方向相反的一个方向承受来自排泄腔的排泄压力，并在其一个朝向螺线管的端面上承受吸入压力，以便将第一柱塞的运动传递给阀元件。
18.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括一个阀元件和一个轴，所述阀元件设置在分别与变容式压缩机的排泄腔和曲柄腔连通的第一口和第二口之间，以及分别与曲柄腔和吸入腔连通的第三口和第四口之间，从而使阀元件可从第一口的一侧朝向和离开阀座来运动，该阀座形成于第一口和第二口之间的一个第一通道中，且所述轴设置在阀元件和第一柱塞之间，用于将第一柱塞的运动传递给阀元件，该第一柱塞可打开和关闭在第三口和第四口之间的第二通道。
19.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括一个第一阀元件、一个感压活塞和一个第二阀元件，其中，所述第一阀元件设置在分别与变容式压缩机的排泄腔和曲柄腔连通的第一口和第二口之间，以及分别与曲柄腔和吸入腔连通的第三口和第四口之间，从而使第一阀元件可从第二口的一侧朝向和离开阀座来运动，该阀座形成于第一口和第二口之间的一个第一通道中，所述感压活塞与第一阀元件形成一体，该感压活塞的外径大致等于形成阀座的阀孔的内径，在与该阀元件的承压面积相等的一个承压面积上，感压活塞从与该阀元件承受排泄压力的方向相反的一个方向承受来自排泄腔的排泄压力，所述第二阀元件与该感压活塞形成一体，第二阀元件可打开和关闭位于第三口和第四口之间的第二通道，并在其一个朝向螺线管的端面上承受吸入压力，以便将第一柱塞的运动传递给阀元件。
20.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于螺线管包括一个弹簧和一个用于调节弹簧载荷的调整螺钉，该弹簧用于抵抗感压元件所承受的吸入压力朝向第一柱塞推顶第二柱塞。
全文摘要
本发明的目的是提供一种变容式压缩机控制阀，该控制阀可不采用电磁离合器而将变容式压缩机控制到最小排量，并可制成使螺线管不容纳在压力腔中。螺线管的柱塞由第一柱塞和第二柱塞构成，膜片设置在它们之间用于感测吸入压力Ps，第一柱塞可通过轴控制阀元件，除了第一柱塞以外，螺线管的其它部件设置在承受大气压力的膜片的一侧。另外，当螺线管不受激励时，较高的吸入压力Ps通过膜片将第二柱塞推向铁芯，且弹簧使第一柱塞将阀元件推到完全开启位置，从而将变容式压缩机控制到最小排量。
文档编号F04B49/02GK1497179SQ20031010170
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月21日 优先权日2003年10月21日
发明者广田久寿, 梶原盛光, 光 申请人:株式会社Tgk
技术领域：
本发明涉及一种变容式压缩机的控制阀，更具体地说，本发明涉及一种在汽车空调的变容式压缩机中用于控制制冷剂排量的控制阀。
背景技术：
用于汽车空调制冷循环的压缩机由发动机驱动，发动机的转速根据汽车的运动状态而发生变化，因此不能控制转速。出于该原因，通常，采用可改变制冷剂排量的变容式压缩机，以便在不受发动机转速限制的情况下获得足够的制冷能力。
在变容式压缩机中，通常，设置在气密曲柄腔内的从而其倾斜角度可变的摆动板通过转轴旋转来驱动以进行摆动运动，摆动板的摆动运动使活塞沿平行于转轴的方向往复运动，并将制冷剂从吸入腔抽入到相连的缸中，压缩制冷剂，然后将制冷剂排泄到排泄腔(discharge chamber)中。在此过程中，通过改变曲柄腔中的压力就可改变摆动板的倾斜角度，从而改变制冷剂排量。变容式压缩机的控制阀可控制曲柄腔中的压力变化。
通常，可变地控制压缩机排量的变容式压缩机控制阀工作中将从排泄腔排出并具有排泄压力Pd的部分制冷剂导入到气密的曲柄腔中，从而通过控制所导入的制冷剂量来控制曲柄腔中的压力Pc，且根据吸入腔中的吸入压力Ps来进行这种控制。也就是，变容式压缩机控制阀感测吸入压力Ps，并在排泄压力Pd下控制从排泄腔进入曲柄腔的制冷剂流量，从而将吸入压力Ps保持在恒定的值。
为此，变容式压缩机控制阀装有用于感测吸入压力Ps的感压部分和用于使从吸入腔通向曲柄腔的通道根据感压部分所感测的吸入压力Ps而进行开启和关闭的阀部分。另外，一种可在变容操作开始时在外部自由地设定假定的吸入压力Ps值的变容式压缩机控制阀装有螺线管，该螺线管可通过外部电流来对感压部分进行设定。
另外，可从外部进行控制的普通变容式压缩机控制阀包括一种用于控制变容式压缩机的类型，其中该变容式压缩机的结构为在发动机和安装摆动板的转轴之间不设置电磁离合器而将发动机直接与压缩机的转轴相连，以便于进行和阻止发动机驱动力的传递(参见日本待审专利申请公开文件2000-110731(第0010和0044段以及图1))。
该控制阀包括使连通排泄腔和曲柄腔的通道开启和关闭的阀部分、用于产生电磁力使阀部分朝关闭方向工作的螺线管以及用于当吸入压力Ps低于大气压力时使阀部分朝开启方向工作的感压部分，且它们按照该顺序进行布置。因此，当螺线管不受激励时，阀部分处于完全开启状态，因此曲柄腔内的压力Pc就可保持在接近于排泄压力Pd的压力上。这使得摆动板基本上与转轴垂直，并使变容式压缩机以最小排量进行工作。因此，即使在发动机直接与转轴相连时，制冷剂排量也基本上可减小到接近于0，这就使其可取消电磁离合器。
但是，用于控制取消了电磁离合器的变容式压缩机的普通控制阀的结构制成使感压部分和阀部分安装有设置在它们之间的螺线管，且吸入压力Ps通过螺线管进入比较吸入压力Ps和大气压力的感压部分。这需要螺线管整个容纳在压力腔内，因此，螺线管的部件设计时需要考虑可抵抗压力。
发明内容
本发明就是着眼于这些方面而提出的，其目的是提供一种变容式压缩机控制阀，该控制阀可不采用电磁离合器而将变容式压缩机控制到最小排量，并可构造成使螺线管不容纳在压力腔中。
为解决上述问题，本发明提供一种变容式压缩机控制阀，其用于控制气密曲柄腔中的压力以改变制冷剂排量，其特征在于螺线管的柱塞被分成第一柱塞和第二柱塞，且一个感压元件设置在第一柱塞和第二柱塞之间，用于感测吸入腔中的吸入压力。
本发明上述的和其它的目的、特征和优点可通过下面结合附图所进行的描述中清楚地得出，附图以示例方式示出了本发明的优选实施例。
图1是本发明第一实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图2是变容式压缩机处于启动状态时变容式压缩机控制阀的中部纵向横截面图。
图3是变容式压缩机处于稳定工作状态时变容式压缩机控制阀的中部纵向横截面图。
图4是本发明第二实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图5是本发明第三实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图6是本发明第四实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图7是本发明第五实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图8是本发明第六实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图9是本发明第七实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图10是本发明第八实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图11是本发明第九实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
图12是本发明第十实施例的变容式压缩机控制阀的阀部分的局部放大中部纵向横截面图。
图13是本发明第十一实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
具体实施例方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图1是本发明第一实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。
变容式压缩机的控制阀包括位于图中上部位置的阀部分。在阀部分中，位于本体11顶部的开口形成与变容式压缩机的排泄腔相通并承受排泄压力Pd的口12，滤净器13设置在口12上。承受排泄压力Pd的口12与口14内部相通，该口14与变容式压缩机的曲柄腔相通并形成于本体11中以便将控制压力Pc导出到曲柄腔中，阀座15作为本体11的一个整体部件形成于连通口12和14的制冷剂通道中。与阀座的承受排泄压力Pd的一侧相反，阀元件16设置成可轴向移动。弹簧17沿阀的关闭方向推顶阀元件16，通过旋入口12中的调整螺钉18来调节弹簧17的载荷。如图所示，在本体11的下方设有与变容式压缩机的吸入腔相通并承受吸入压力Ps的口19。
中空圆筒形元件20设置在本体11的下端，第一柱塞21可轴向移动地设置在中空圆筒形元件20内。第一柱塞21具有导向件22，该导向件22由例如聚四氟乙烯制成且具有较低的滑动阻力，并沿其周边安装配合在图的下部位置。导向件22的外周边表面与中空圆筒形元件20的内壁滑动接触，当第一柱塞21沿轴向运动时，导向件22可引导第一柱塞21，同时使第一柱塞21与中空圆筒形元件20的内壁保持预定的距离。应当注意，导向件22并不是沿第一柱塞21的整个圆周面进行设置的，它具有一个切口部分，因此允许吸入压力Ps进入形成于第一柱塞21的下端侧的空间中。
第一柱塞21具有法兰23，法兰23压配合在第一柱塞21的上端，且弹簧24设置在法兰23和中空圆筒形元件20的上端面之间。轴25可轴向移动地设置在本体11内，且轴25和本体11之间基本上不存在间隙，轴25的下端在第一柱塞21的上部轴向位置处以压配合的方式固定在第一柱塞21上。因此，轴25和导向件22将第一柱塞21定位在本体11的轴线上。轴25的上端延伸穿过一阀孔并与阀元件16相接触。
向图上方推顶第一柱塞21的弹簧24被构造成比沿阀关闭方向推阀元件16的弹簧17具有更大的弹簧力。因此，当螺线管不受激励时，第一柱塞21与同口19连通的腔的顶部相贴合，且与轴25接触的阀元件16处于完全开启位置。
在第一柱塞21的下方设有构成感压部件的膜片26。膜片26的外周边夹在中空圆筒形元件20和螺线管的外壳27之间，并由密封垫28密封。中空圆筒形元件20和螺线管外壳27对膜片26的夹持通过将图中所示的外壳27的上端边缘挤压到图中所示的本体11的下端同时使中空圆筒形元件20保持在其中而实现。因此，形成变容式压缩机控制阀的压力腔的部件一直延伸到由膜片26隔开的部分，且低于该部分的部件承受大气压力。应当注意，膜片26由例如一片聚酰亚胺膜构成。但是，根据需要可采用多片，将一片叠置在另一片上，这样就可提高抵抗第一柱塞21反复撞击而产生破裂的能力。
磁铁线圈29设置在外壳27内，磁铁线圈29内设有套管30。套管30具有插入到其下部并固定的铁芯31。铁芯31和膜片26之间设有第二柱塞32，第二柱塞32可在套管30内沿轴向移动。沿第二柱塞32轴线设置的轴33的上端以压配合的方式固定在第二柱塞32上，轴33的下端由设置在用于封闭外壳27开口端的头部(knob)34内的轴承35支承。弹簧36设置在第二柱塞32和铁芯31之间，其朝向膜片26推顶第二柱塞32。
本体11在口12和口14之间的位置上具有安装配合在其周边上的O形圈37，其中通过口12可引入排泄压力Pd，而压力Pc可通过口14导出而进入曲柄腔，且本体11在口14和口19之间的位置上具有安装配合在其周边上的O形圈38，其中压力Pc可通过口14导出，而吸入压力Ps可通过口19引入。图中所示的外壳27的下端具有安装配合在其周边上的O形圈39，用于将吸入压力Ps与大气压力切断。另外，通过导线40向磁铁线圈29提供控制电流。
在上述结构中，中空圆筒形元件20、外壳27和头部34由磁性材料制成，因而可用作螺线管磁路的磁轭，磁铁线圈29所产生的磁力线延伸通过由外壳27、中空圆筒形元件20、第一柱塞21、第二柱塞32、铁芯31和头部34所形成的磁路。
图示的变容式压缩机控制阀处于螺线管不受激励且吸入压力Ps较高的状态，也就是，空调处于不工作状态。由于吸入压力Ps较高，膜片26抵抗弹簧36的载荷向下移动，从而使第二柱塞32与铁芯31相贴合。另外，如图所示，弹簧24向上推顶第一柱塞21使其离开膜片26并因此而处于免受膜片26影响的状态，其中吸入压力Ps变化使膜片26产生运动。另外，第一柱塞21通过轴25向完全开启位置推顶阀元件16。因此，在该状态，即使变容式压缩机的转轴在发动机驱动下旋转时，变容式压缩机也以最小的排量进行工作。
图2是变容式压缩机处于启动状态时变容式压缩机的控制阀的中部纵向横截面图，而图3是变容式压缩机处于稳定工作状态时变容式压缩机控制阀的中部纵向横截面图。
当最大控制电流供应到螺线管的磁铁线圈29时，在变容式压缩机已经启动的情况下，如图2所示，高的吸入压力Ps向下压第二柱塞32使其与铁芯31相接触，即使第二柱塞32被铁芯31所吸引，它也仍保持在相同的位置上。因此，在此情况下，第二柱塞32和铁芯31好象是一固定铁芯一样进行工作，因此，第二柱塞32吸引第一柱塞21使第一柱塞21通过膜片26附着到第二柱塞32上，从而将轴25向下拉。因此，弹簧17使阀元件16支承在阀座15上，从而完全关闭阀部分。这就切断了从排泄腔延伸到曲柄腔的通道，从而变容式压缩机迅速地转换到以最大排量进行工作。
当变容式压缩机继续以最大排量进行工作使吸入压力Ps足够低时，膜片26感受到吸入压力Ps并试图向上移动，如图所示。此时，如果供给磁铁线圈29的控制电流根据空调的设定温度而下降，如图3所示，处于吸引状态的第一柱塞21、膜片26和第二柱塞32一致向上运动到使吸入压力Ps、弹簧17、24和36的载荷以及螺线管的吸引力相平衡的位置上。这就使得轴25向上推阀元件16，使其离开阀座15而定位到预定的阀升程位置。因此，具有排泄压力Pd的制冷剂以被控制到与阀升程相对应的流量进入曲柄腔，从而变容式压缩机就转换到以对应于控制电流的排量进行工作。
当螺线管磁铁线圈29中的控制电流恒定时，膜片26感受到吸入压力Ps，从而控制阀部分的阀升程。例如，当增大制冷负载(refrigerating load)使吸入压力Ps增大时，膜片26如图所示向下运动，阀元件16也向下运动，从而减小了阀部分的阀升程，使变容式压缩机沿排量增大的方向工作。另外，当制冷负载降低使吸入压力Ps降低时，膜片26向上运动增大了阀部分的阀升程，从而使变容式压缩机沿排量减小的方向工作。因此，变容式压缩机进行工作使吸入压力Ps保持恒定。
图4是本发明第二实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，与图1所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第二实施例的变容式压缩机控制阀与第一实施例控制阀的不同之处在于承受来自排泄腔的排泄压力Pd的口12的位置和将控制压力Pc导出而进入曲柄腔的口14的位置是颠倒的。
在变容式压缩机控制阀中，阀元件16与感压活塞41形成一体，排泄压力Pd导入到连接阀元件16和感压活塞41的直径减小的部分中。感压活塞41的外径与形成阀座15的阀孔的内径相等，因此，阀元件16的承压面积和感压活塞41的承压面积是相等的。这就使得作用在阀元件16上使其向上运动的排泄压力Pd的力被作用在感压活塞41上使其向下运动的排泄压力Pd的力抵消，因此可使螺线管和膜片26控制阀元件16不受较高排泄压力Pd的影响。
感压活塞41具有消除排泄压力Pd影响的作用，并起到第一实施例变容式压缩机控制阀中用于将螺线管和膜片26的运动传递给阀元件16的轴的作用。
柱塞被分成两部分且膜片26设置在其间的结构以及螺线管的结构等其它特征与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，因此其工作过程这里就不再进行描述了。
图5是本发明第三实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，与图1所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第三实施例的变容式压缩机控制阀与第一和第二实施例控制阀的不同之处在于该控制阀除了象第一和第二实施例控制阀所进行的对具有排泄压力Pd的进入曲柄腔的制冷剂流量进行控制以外，还对具有压力Pc的被允许从曲柄腔排泄到吸入腔的制冷剂的流量进行控制。
在该变容式压缩机控制阀中，与曲柄腔相通的通道被分成两部分。也就是，本体11具有口14a和口14b，其中通过口14a，控制压力Pc1可导出而进入曲柄腔，而通过口14b，压力Pc2可从曲柄腔导入。这是因为形成了通道允许从排泄腔导入并由阀部分控制的制冷剂一经进入曲柄腔，然后从曲柄腔流入到吸入腔，从而使混合在制冷剂中用于润滑压缩机的润滑油必定流动通过曲柄腔。
打开口14b，其中制冷剂经过口14b从曲柄腔返回，经连通通道42进入与通向吸入腔的口19相通的空间内。通向该空间的开口的结构制成可通过第一柱塞21进行开启和关闭。因此，但阀部分完全关闭时，曲柄腔和吸入腔之间的通道开启，因而使被允许从曲柄腔流入到吸入腔的制冷剂的流量最大，从而可使压缩机可迅速转换成以最大排量进行工作，而阀部分完全开启时，曲柄腔和吸入腔之间的通道关闭，因而使从排泄腔进入曲柄腔的制冷剂的流量最大，从而使压缩机可迅速地转换成以最小排量进行工作。
柱塞被分成第一柱塞21和第二柱塞32且膜片26设置在它们之间的结构以及螺线管结构等其它特征与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，因此，该变容式压缩机控制阀的工作过程与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，这里就不再进行描述了。
图6是本发明第四实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，与图1所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第四实施例的变容式压缩机控制阀包括用于缓冲在螺线管受到激励使第一柱塞21被吸引向第二柱塞32时所发生的第一柱塞21与膜片26之间的撞击的缓冲装置(shock-absorbing means)。具体地说，盘43设置在第一柱塞21和膜片26之间，弹簧44设置在第一柱塞21和盘43之间。该结构不仅具有使盘43与膜片26稳定接触的作用，而且具有与第一到第三实施例的变容式压缩机控制阀的用于朝着阀部分来推顶第一柱塞21的弹簧24所起作用相同的作用。盘43由导向件22支承，导向件22形成在第一柱塞21的外周面上并相对于第一柱塞21的下端进一步向下延伸。
对于上述结构，弹簧44推压盘43，从而使第二柱塞32、膜片26和盘43始终相互接触并一起运动。当螺线管未受到激励时，如图所示，弹簧44使第一柱塞21和盘43相互分开。当螺线管受到激励时，第一柱塞21被与其结合的盘43所吸引，并通过碰撞而附着到盘43上。碰撞力在被盘43缓冲之后传递到膜片26上，因此就减小了作用在膜片26上的冲击。
柱塞被分成第一柱塞21和第二柱塞32且膜片26设置在它们之间的结构以及螺线管的结构等其它特征与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，因此，该变容式压缩机控制阀的工作过程与第一实施例的变容式压缩机控制阀是相同的，这里就不再进行描述了。
图7是本发明第五实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。在图7中，与图4所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
除了第二实施例的变容式压缩机控制阀的结构以外，本发明第五实施例的变容式压缩机控制阀还包括用于调整弹簧36的载荷的机构。具体地说，如图所示，调整螺钉45在阀的下端旋入到头部34中，且调整螺钉45所制成的形状使得它以轴向可移动的方式支承轴33的下端。挡环46安装配合在轴33的中部，弹簧保持器47被设置成挡环46可限制弹簧保持器47的向上移动。弹簧36设置在弹簧保持器47和调整螺钉45之间。通过这种结构，调节调整螺钉45旋入到头部34中的旋入量就可调节弹簧36的载荷，从而调整变容式压缩机控制阀的设定值。
图8是本发明第六实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，在图8中，与图6和图7所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第六实施例的变容式压缩机控制阀被构造成使套筒48可引导第一柱塞21和盘43沿轴向运动，套筒48以压配合的方式固定在中空圆筒形元件20上，且第一柱塞21与感压活塞41接触，感压活塞41与阀元件16形成一体。中空圆筒形元件20具有扩大的下部，如图所示，从而在该下部和套筒48之间形成环形空间，连通孔49穿过其阶梯部分，从而在用于导入吸入压力Ps的口19与在膜片26上表面的上方空间之间进行连通。另外，如图所示，螺线管的下端设有连接器50，用于与导线连接器相连。连接器50具有旋入到其中的调整螺钉45，用于调整弹簧36的载荷，且连接器50还设有连通孔51，用于将螺线管内部和大气环境相连通。除了阀元件16具有锥形形状以外，该控制阀的其它特征与第四实施例的变容式压缩机控制阀相同，因此，这里就不再进行描述了。
图9是本发明第七实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。在图9中，与图8所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第七实施例的变容式压缩机控制阀与第六实施例的变容式压缩机控制阀的不同之处在于采用另一种方法进行对中，而在第六实施例中，第一柱塞21和盘43的对中是通过固定在中空圆筒形元件20上的套筒48来实现的。也就是，第一柱塞21通过配合在与阀元件16形成一体的感压活塞41上而实现对中，且盘43通过使形成于其一端面上并朝膜片26突出的凸部配合到在膜片26和第二柱塞32的中心部位形成的凹部中来实现对中。应当注意，通过将凹部设置在盘43上且将凸部设置在膜片26和第二柱塞32上也可取得同样的效果。该控制阀结构的其它特征与图8所示第六实施例的变容式压缩机控制阀相同，因此，这里就不再进行描述了。
图10是本发明第八实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图，在图10中，与图7和图8所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第八实施例的变容式压缩机控制阀与图7所示的第五实施例变容式压缩机控制阀的不同之处在于改变了第一柱塞21的形状使得它可迅速与膜片26相接触。
也就是，第一柱塞21由两个围绕其设置的C形导向件22以可轴向运动的方式进行夹持，且第一柱塞21与中空圆筒形元件20的内壁表面保持预定的距离，导向件22可与中空圆筒形元件20的内壁滑动接触。因此，第一柱塞21就由中空圆筒形元件20保持，且在第一柱塞21和中空圆筒形元件20之间形成有相对较大的间隙。第一柱塞21的与膜片26相对的端面不是平的，而是制成中心及其附近区域是平的表面，且周围部分呈渐进的锥形，或者制成使端面的横截面呈具有较大半径的弧形的形状。
如果导向件22由具有可根据温度或制冷剂类型而进行膨胀和收缩的特性的材料例如聚四氟乙烯制成，当螺线管受到激励使第一柱塞21和第二柱塞32相互吸引时，导向件22有时使第一柱塞21倾斜，然后使其与膜片26接触。在此情况下，第一柱塞21的与膜片26相对的端面就通过其锥形部分与膜片接触，因此就可使阀元件16迅速关闭阀部分。这就避免了在第一柱塞21的与膜片相对的端面是平面的情况下所发生的两步工作的情况，其中两步工作是指第一柱塞21的平端面的周边部分在吸引力作用下与膜片26相接触，然后，第一柱塞21的平端面与膜片26接触。这就可迅速关闭阀元件16，而且，由于不会发生第一柱塞21在两步工作的第一步中被中断停止的现象，因此，可准确地关闭阀元件16。
应当注意，除了第一柱塞21的与膜片26相对的端面为锥形形状且第一柱塞21由两个导向件22进行支承以外，该变容式压缩机控制阀具有与图7所示的第五实施例变容式压缩机控制阀结构相同的结构，因此，这里就不再进行描述了。
图11是本发明第九实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。在图11中，与图10所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第九实施例的变容式压缩机控制阀与图10所示的第八实施例的变容式压缩机控制阀的不同之处在于采用波纹管(bellows)作为感压元件来感受吸入压力Ps。
也就是，波纹管52设置在第一柱塞21和第二柱塞32之间。波纹管52具有从其图示的上端面沿径向伸出的凸缘，该凸缘夹在中空圆筒形元件20和螺线管的外壳27之间并由密封垫28密封。波纹管52的下端面是封闭的并与第二柱塞32相接触。第一柱塞21在其下部具有与其形成一体的柱形元件53，且柱形元件53定位在波纹管52的中空空间内。当螺线管不受激励且弹簧24沿图示向上的方向推第一柱塞21时，第一柱塞21的柱形元件53离开波纹管52。
应当注意，除了将波纹管52用作感压元件以外，该变容式压缩机控制阀具有与图10所示的第八实施例变容式压缩机控制阀结构相同的结构。因此，该实施例控制阀的工作过程与第八实施例的控制阀是相同的，这里就不再进行描述了。
图12是本发明第十实施例的变容式压缩机控制阀的阀部分的结构的局部放大中部纵向横截面图。在图12中，与图11所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第十实施例的变容式压缩机控制阀的结构制成吸入压力Ps无论在任何状态下，都使承受的压力与阀部分所承受的排泄压力Pd不相平衡，从而可迅速地完全开启阀。
也就是，在图4、7-11所示的变容式压缩机控制阀中，阀部分的这些口从螺线管侧依次排列为用于吸入压力Ps、排泄压力Pd和曲柄腔压力Pc的各个口，以避免各压力中最大的排泄压力Pd影响对阀元件16的控制。这通过使阀孔的内径A与感压活塞41的外径B相等，从而使排泄压力Pd沿图中向上方向作用在阀元件16上的力被排泄压力Pd沿图中向下方向作用在感压活塞41上的力抵消来实现。在该可抵消排泄压力Pd的结构中，阀元件16通过曲柄腔压力Pc与吸入压力Ps之间的压力差(Pc-Ps)来控制阀部分。
但是，由于压力Pc高于吸入压力Ps，因此，作用于阀元件16的压力Pc与作用于感压活塞41的吸入压力Ps之间的压力差(Pc-Ps)沿自关闭方向将载荷作用于阀元件16和感压活塞41。因此，当停止向螺线管供电而完全打开阀部分时，沿阀开启方向推顶第一柱塞21的弹簧24挤压感压活塞41使阀元件16离开阀座15。但是，当压力差(Pc-Ps)增大时，自关闭方向的载荷也增大，使阀部分难于开启，且在有些情况下，会发生阀部分不能开启的现象。特别是，在变容式压缩机省去电磁离合器的情况下，无论吸入压力Ps处于什么压力状态下，当停止向螺线管供电时，必须强行完全打开控制阀以使压缩机的排量最小。
为此，在该变容式压缩机控制阀中，使阀孔的内径A大于感压活塞41的外径B大约3％，从而使阀元件16的承压面积大于感压活塞41的感压面积，因而在阀开启方向摆脱了相对于排泄压力Pd的承压平衡。这使得即使在压力差(Pc-Ps)增大时，沿自关闭方向的载荷也较小，从而在停止向螺线管供电时，弹簧24的推力可稳定地完全打开阀部分。
图13是本发明第十一实施例的变容式压缩机控制阀结构的中部纵向横截面图。在图13中，与图5和图10所示部件相同或等效的部件用相同的标号表示，并不再详细进行描述。
本发明第十一实施例的变容式压缩机控制阀的结构制成，除了象图10所示第八实施例的变容式压缩机控制阀那样可对进入曲柄腔的制冷剂流量进行控制同时抵消进入曲柄腔的制冷剂的排泄压力Pd以外，该控制阀还对具有压力Pc的被允许离开曲柄腔而进入吸入腔的制冷剂的流量进行控制。
也就是，本体11设有用于将制冷剂导出并进入曲柄腔的口14a和用于将制冷剂从曲柄腔导入的口14b，且该口14b通过与感压活塞41同轴的制冷剂通道54与容纳第一柱塞21的空间相通。感压活塞41位于螺线管一侧的端部具有与其形成一体的阀元件55，且阀元件55具有与第一柱塞21相接触的端面。阀元件55具有滑阀的阀元件结构。当阀元件16提升离开阀座15时，阀元件55关闭制冷剂通道54并将从曲柄腔流向吸入腔的制冷剂的流动切断，从而当阀元件16支承在阀座15上时，阀元件55打开制冷剂通道54并允许曲柄腔中的制冷剂通过口19进入吸入腔。这就可迅速地增大或降低曲柄腔中的压力Pc，从而变容式压缩机可迅速地转换成以最小排量进行工作或以最大排量进行工作。
如上所述，根据本发明，螺线管的柱塞被分成两个部分，感压元件设置在它们之间用于感测吸入压力，且其中一个分开的柱塞进行控制阀部分的阀开启，以便控制曲柄腔中的压力。这就使其可构成其范围从阀部分到设置感压元件的部分的这些部件且包括一个用于控制阀部分的阀提升操作的柱塞的部件，作为承压部件，且螺线管的除了一个用于控制阀部分的阀提升操作的柱塞之外的部分可构成通向大气压力环境而不容纳在压力腔中的部件。
另外，当螺线管不受到激励时，感压元件运动并离开用于控制阀部分的阀提升操作的一个柱塞，从而感压元件的运动不传递到阀部分，且同时，阀部分保持在完全开启状态。这使其可不用电磁离合器就将变容式压缩机控制到最小排量。
前面的描述仅仅是为了说明本发明的原理。另外，对于本领域技术人员来说，可很容易地进行各种的修改和变型，因此，也并不希望将本发明限制到图示和文字所描述的具体结构和应用场合中，所有适当的变型和等效替换都被认为落在本发明所附权利要求书和它们的等效实施方式范围内。
权利要求
1.一种变容式压缩机的控制阀，其用于控制气密地形成的曲柄腔中的压力以改变制冷剂排量，其特征在于螺线管的柱塞被分成第一柱塞和第二柱塞，且一个感压元件设置在第一柱塞和第二柱塞之间，用于感测吸入腔中的吸入压力。
2.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞设置在用于控制曲柄腔内的压力的阀部分和感压元件之间，并处于被推顶以使阀部分开启的状态，且当螺线管受到激励时，第二柱塞通过感压元件被吸向第一柱塞，从而形成一个整体部件，当螺线管被断开激励时，感压元件所承受的吸入压力沿着离开第一柱塞的方向推顶第二柱塞。
3.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于感压元件是一个膜片。
4.根据权利要求3所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于膜片由聚酰亚胺膜制成。
5.根据权利要求4所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于该聚酰亚胺膜通过层叠多片聚酰亚胺膜而构成。
6.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于感压元件是波纹管。
7.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分设置在分别与变容式压缩机的排泄腔和曲柄腔连通的第一和第二口之间。
8.根据权利要求7所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括一个阀元件和一个轴，该阀元件设置成可从第一口的一侧向着和远离阀座来运动，该阀座形成于连通变容式压缩机的排泄腔的第一口和连通曲柄腔的第二口之间的一个通道中，所述轴设置在阀元件和第一柱塞之间，用于将第一柱塞的运动传递给阀元件。
9.根据权利要求7所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括一个阀元件和一个感压活塞，该阀元件设置成可从第二口的一侧向着和远离阀座而运动，该阀座形成于连通变容式压缩机的排泄腔的第一口和连通曲柄腔的第二口之间的一个通道中，该感压活塞与阀元件形成一体，感压活塞的外径与形成阀座的阀孔的内径大致相等，且在与阀元件的承压面积相等的一个承压面积上，该感压活塞从与阀元件承受排泄压力的方向相反的一个方向承受来自排泄腔的排泄压力，并在其上一个朝向螺线管的端面上承受吸入压力，以便将第一柱塞的运动传递给阀元件。
10.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于在感压元件和第一柱塞之间设置缓冲装置。
11.根据权利要求10所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于缓冲装置包括一个盘和一个弹簧，该盘位于感压元件和第一柱塞之间，该弹簧恒定地推顶盘使盘与感压元件相接触。
12.根据权利要求11所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞和盘通过套筒进行对中。
13.根据权利要求11所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞通过固定到与阀部分的阀元件形成一体的感压活塞上而实现对中，其中该阀部分控制着曲柄腔内的压力，且第一柱塞被保持为在轴向上可移动的方式，该盘通过使形成在其与感压元件相对的端面的中部的凸部或凹部与形成在感压元件和第二柱塞的中部的凹部或凸部相配合来实现对中。
14.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞具有一个朝向控制曲柄腔内的压力的阀部分的侧部，其被固定到与阀部分的阀元件形成一体的感压活塞上，且以可轴向运动的方式被保持，第一柱塞还具有一个朝向感压元件的侧部，该侧部通过围绕其设置的C形导向件被保持。
15.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞由围绕其设置且相互沿轴向间隔开的两个C形导向件以可轴向运动的方式进行夹持。
16.根据权利要求15所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于第一柱塞具有与感压元件相接触的表面，其形成锥形，从而具有一个与感压元件相对的缩小的平面面积。
17.根据权利要求7所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括阀元件和感压活塞，该阀元件设置成使其可从第二口的一侧朝向和离开阀座来运动，该阀座形成于连通变容式压缩机的排泄腔的第一口和连通曲柄腔的第二口之间的一个通道中，该感压活塞与阀元件形成一体，该感压活塞的外径小于形成阀座的阀孔的内径，且在小于阀元件的承压面积的一个承压面积上，该感压活塞从与阀元件承受排泄压力的方向相反的一个方向承受来自排泄腔的排泄压力，并在其一个朝向螺线管的端面上承受吸入压力，以便将第一柱塞的运动传递给阀元件。
18.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括一个阀元件和一个轴，所述阀元件设置在分别与变容式压缩机的排泄腔和曲柄腔连通的第一口和第二口之间，以及分别与曲柄腔和吸入腔连通的第三口和第四口之间，从而使阀元件可从第一口的一侧朝向和离开阀座来运动，该阀座形成于第一口和第二口之间的一个第一通道中，且所述轴设置在阀元件和第一柱塞之间，用于将第一柱塞的运动传递给阀元件，该第一柱塞可打开和关闭在第三口和第四口之间的第二通道。
19.根据权利要求2所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于阀部分包括一个第一阀元件、一个感压活塞和一个第二阀元件，其中，所述第一阀元件设置在分别与变容式压缩机的排泄腔和曲柄腔连通的第一口和第二口之间，以及分别与曲柄腔和吸入腔连通的第三口和第四口之间，从而使第一阀元件可从第二口的一侧朝向和离开阀座来运动，该阀座形成于第一口和第二口之间的一个第一通道中，所述感压活塞与第一阀元件形成一体，该感压活塞的外径大致等于形成阀座的阀孔的内径，在与该阀元件的承压面积相等的一个承压面积上，感压活塞从与该阀元件承受排泄压力的方向相反的一个方向承受来自排泄腔的排泄压力，所述第二阀元件与该感压活塞形成一体，第二阀元件可打开和关闭位于第三口和第四口之间的第二通道，并在其一个朝向螺线管的端面上承受吸入压力，以便将第一柱塞的运动传递给阀元件。
20.根据权利要求1所述的变容式压缩机的控制阀，其特征在于螺线管包括一个弹簧和一个用于调节弹簧载荷的调整螺钉，该弹簧用于抵抗感压元件所承受的吸入压力朝向第一柱塞推顶第二柱塞。
全文摘要
本发明的目的是提供一种变容式压缩机控制阀，该控制阀可不采用电磁离合器而将变容式压缩机控制到最小排量，并可制成使螺线管不容纳在压力腔中。螺线管的柱塞由第一柱塞和第二柱塞构成，膜片设置在它们之间用于感测吸入压力Ps，第一柱塞可通过轴控制阀元件，除了第一柱塞以外，螺线管的其它部件设置在承受大气压力的膜片的一侧。另外，当螺线管不受激励时，较高的吸入压力Ps通过膜片将第二柱塞推向铁芯，且弹簧使第一柱塞将阀元件推到完全开启位置，从而将变容式压缩机控制到最小排量。
文档编号F04B49/02GK1497179SQ20031010170
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月21日 优先权日2003年10月21日
发明者广田久寿, 梶原盛光, 光 申请人:株式会社Tgk
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