专利名称：具有排量控制机构的可变排量式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于可变排量式压縮机的排量控制机构，所述可变排量式压縮机
能够操作用于通过将压縮机的排出压力区中的制冷剂气体供给至压力控制室中并将压力 控制室中的制冷剂气体释放至压縮机的吸入压力区来调节压力控制室中的压力，从而控制 压縮机的排量。
背景技术：
在设置有压力控制室的可变排量式压縮机中，压力控制室内具有倾斜角度能够变 化的旋转斜盘，旋转斜盘的倾斜角度随着压力控制室中压力的增大而减小。另一方面，旋转 斜盘的倾斜角度随着压力控制室中压力的减小而增大。当旋转斜盘的倾斜角度减小时，活 塞的行程减小，从而减小压縮机的排量。当旋转斜盘的倾斜角度增大时，活塞的行程增大， 从而增大压縮机的排量。 由于供给至压力控制室的制冷剂气体已被压縮，所以可变排量式压縮机的工作效
率随着从压縮机的压力控制室释放至吸入压力区的制冷剂气体量增加而变差。因此，考虑
到工作效率，制冷剂气体从压力控制室释放至吸入压力区所经过的释放通道的横截面积应
当尽可能小，因此在释放通道中设置固定节流阀以减小释放通道的横截面积。 如果压縮机长时间置于停机状态，则制冷剂气体变成液态，且液化的制冷剂积聚
在压力控制室中。当在这样的状态下起动压縮机时，如果释放通道具有带有小横截面积的
固定节流阀，则液化的制冷剂不会被迅速释放至吸入压力区。因而，液化的制冷剂在压力控
制室中蒸发，并且过度增大压力控制室中的压力。因此，在压縮机起动之后在将压縮机的排
量增大至所需水平之前会花费很长时间。 在日本专利申请公开No. 2004-346880中公开了带有排量控制机构的可变排量式 压縮机以解决以上问题。该公开中的排量控制机构具有第一控制阀和第二控制阀，所述第 一控制阀对制冷剂气体从排出压力区供给至压力控制室所经过的供给通道的横截面积进 行调节，所述第二控制阀对制冷剂气体从压力控制室释放至吸入压力区所经过的释放通道 的横截面积进行调节。该公开中的排量控制机构的释放通道包括第一释放通道，该第一释 放通道内具有第二控制阀；以及第二释放通道，该第二释放通道直接将压力控制室与吸入 压力区相互连接而没有经过第二控制阀。 该公开中的第一控制阀是一种电磁式控制阀，其能够操作用于通过改变电磁力来 调节开度。当第一控制阀处于失能状态时，相应地，第一控制阀的开度为最大值并且旋转斜 盘的倾斜角度为最小值。这种状态对应于压縮机的最小排量操作，其中，压縮机的排量固定 于最小值。当第一控制阀处于最大赋能状态时，相应地，第一控制阀的开度为最小值并且旋 转斜盘的倾斜角度为最大值。当第一控制阀处于小于最大赋能状态的赋能状态时，第一控 制阀的开度变为小于最大值，从而旋转斜盘的倾斜角度处于最大值与最小值之间。这种状 态对应于排量不固定的中间排量操作。 第二控制阀具有阀芯，该阀芯容置在阀芯室中并将阀芯室分隔成阀室和背压室。
4背压室与第一控制阀下游的压力区连通，而阀室通过阀孔与压力控制室连通，并且还通过 连通通道与压縮机的吸入压力区连通。阀芯由弹簧朝向背压室，即，沿着增大阀孔开度的方 向推压。 当起动压縮机且关闭第一控制阀时，第二控制阀的背压室中的压力变为与压力控 制室中的压力基本相等，且第二控制阀的阀芯由弹簧移动使得第二控制阀的开度变为最大 值。由此，压力控制室中的液化制冷剂迅速释放至吸入压力区，从而减少在起动可变排量式 压縮机之后在将排量增大至所需水平之前的时间。即使在从压力控制室排出液化制冷剂之 后从缸孔流至压力控制室的漏泄气体量增加，只要第一控制阀关闭供给通道，则所述漏泄 气体就会经由第一释放通道和第二释放通道流出。 当供给通道由第一控制阀略微打开时，背压室中的压力变为大于压力控制室中的 压力，因此阀芯抵抗弹簧而移动使得第二控制阀的开度变为不为零的最小值。因此，第二控 制阀以与固定节流阀相同的方式作用，从而防止因设置排量控制机构而引起的工作效率的变差。 在前述公开的第二控制阀中，弹簧的弹簧力通常设定得较小，使得当背压室与压
力控制室之间的压差小时，第二控制阀的阀芯能够沿使第二控制阀的开度最小化的方向快 速移动。例如，在没有经过离合器机构而连接至驱动源的无离合器型可变排量式压縮机中， 由于当起动压縮机时第一控制阀未被赋能，所以第二控制阀的阀芯由于增大的排出压力而 沿使第二控制阀开度最小化的方向快速移动。由于压力控制室中的液化制冷剂因此而被搅 动且压力控制室中的压力增大，所以阀芯由压力控制室的压力沿着使第二控制阀的开度最 小化的方向推压，因此第二控制阀的开度不会被最大化。相应地，在压縮机起动之后没有将 液化制冷剂快速排出至吸入压力区，且不利地，在将压縮机的排量增大至所需水平之前耗 费很长时间。 在通过离合器机构连接至驱动源的离合器型可变排量式压縮机中，当在压縮机工
作期间给第一控制阀赋能并且第一控制阀的开度大于最小值时，随着排出压力增大，第二 控制阀的阀芯沿使第二控制阀的开度最小化的方向快速移动。当高压漏泄气体因此被排出 至压力控制室时，压力控制室中的压力增大且压力控制室中的制冷剂气体经由供给通道流 入背压室中。相应地，阀芯由背压室中的压力沿着使第二控制阀的开度最小化的方向推压， 使得第二控制阀不能使其开度最大化。因此，第二控制阀变得不能通过释放通道来调节制 冷剂气体的排出，因而不能实现将旋转斜盘调节至所需倾斜角度。 考虑到以上问题而完成的本发明旨在提供一种带有排量控制机构的可变排量式 压縮机，其允许第二控制阀在防止上述的压縮机工作效率变差的同时工作。
发明内容
—种可变排量式压縮机，其具有供给通道，用于将制冷剂气体供给至压力控制 室；释放通道，用于从压力控制室释放制冷剂气体；第一控制阀，用于控制流经供给通道的 制冷剂气体的量；单向阀，其设置在第一控制阀与压力控制室之间，并且通过关闭供给通道 来防止制冷剂气体从压力控制室流至第一控制阀；以及第二控制阀，用于将释放通道的横 截面积从最小值调节到最大值。第二控制阀具有背压室，其与供给通道连通；阀室，其形 成释放通道的一部分并与吸入压力区连通；阀孔，其形成释放通道的一部分并与阀室连通；以及阀芯，其具有位于阀室中的阀部。当背压室中的压力增大时，阀部减小阀孔的开度。
通过以下结合附图的以示例方式举例说明本发明的原理的描述，本发明的其它方 面和优点将变得清楚。
相信具有新颖性的本发明的特征在所附权利要求中专门阐述。通过参考当前优选 的实施方式的以下说明以及附图，本发明及其目的和优点可得以最好理解，在附图中
图1是根据本发明的优选的第一实施方式的可变排量式压縮机的纵向截面图；
图2是图1中的压縮机的第一控制阀的截面图； 图3是示出图1中的压縮机的第二控制阀和单向阀的放大的局部截面图，其中第 二控制阀的开度为最小值且单向阀是打开的； 图4是与图3相似的放大的局部截面图，但是示出了当第二控制阀的开度为最大 值且单向阀关闭时的压縮机状态； 图5是根据本发明的优选的第二实施方式的可变排量式压縮机的第二控制阀的 放大的局部截面图； 图6是根据本发明的优选的第三实施方式的可变排量式压縮机的第二控制阀和 单向阀的放大的局部截面图；并且 图7是根据本发明的替代实施方式的可变排量式压縮机的第二控制阀的放大的 局部截面图。
具体实施例方式(第一实施方式) 以下将对根据本发明的带有排量控制机构的可变排量式压縮机(以下简称为压 縮机)的第一实施方式进行说明，所述压縮机可用于车辆空调以压縮制冷剂气体。参考图 l，压縮机总体由C表示。如图1中所见的压縮机C的左侧和右侧对应于压縮机的前侧和后 如图1所示，压縮机C具有壳体，该壳体包括缸体1、连接至缸体1前端的前壳体 2、以及通过阀板组件3连接至缸体1后端的后壳体4。缸体1和前壳体2协作在壳体中限 定压力控制室5。转动轴6由缸体1和前壳体2以可转动方式支撑。凸耳板11固定至转动 轴6以在压力控制室5中与转动轴一起转动。 转动轴6的前端通过动力传动机构PT连接至用作为外部驱动源的车辆发动机E。 动力传动机构PT可以是通过外部电气控制选择性地传递和停止驱动力的离合器机构(例 如，电磁离合器)、或者是没有以上离合器机构的连续传输式无离合器机构(例如，带和带 轮的组合)。在本发明中，采用无离合器式动力传动机构PT。 旋转斜盘12设置在压力控制室5中。旋转斜盘12由转动轴6以可滑动及可倾斜 方式支撑，并由弹簧15推压。铰接机构13插置在凸耳板11与旋转斜盘12之间。由此，由 转动轴6支撑的位于凸耳板11与旋转斜盘12之间的铰接机构13以及弹簧15的推压力使 得旋转斜盘12能够与凸耳板11和转动轴6 —起一体地转动，并能够在沿着转动轴6的轴 向方向滑动的同时相对于转动轴6倾斜。
缸体1形成有多个贯穿该缸体的缸孔1A(在图1中示出了一个缸孔)，所述多个缸 孔1A环绕转动轴6设置，并且活塞20以可滑动方式容纳在每个缸孔1A中。每个缸孔1A 的前部开口和后部开口分别由阀板组件3和活塞20封闭。在每个缸孔1A中限定有压縮室 14，且压縮室14的体积根据活塞20的往复运动而变化。每个活塞20都通过一对滑瓦19 与旋转斜盘12的外周接合。由此，根据转动轴6的转动所致的旋转斜盘12的转动通过滑 瓦19转变成活塞20在其对应的缸孔1A中的往复运动。 阀板组件3与后壳体4协作在它们之间限定吸入室21和排出室22，吸入室21位 于后壳体4的中心区域，排出室22位于吸入室21的周边区域中。阀板组件3具有贯穿该 阀板组件而形成的吸入口 23和排出口 25。阀板组件3形成有用于打开和关闭吸入口 23的 吸入阀24以及用于打开和关闭排出口 25的排出阀26。吸入室21通过吸入口 23与每个缸 孔1A(压縮室14)连通，而排出室22通过排出口 25与每个缸孔1A(压縮室14)连通。
吸入室21中的制冷剂气体随着对应的活塞20从上止点朝向下止点移动而通过吸 入口 23流入压縮室14中。随着活塞20从下止点到上止点的移动而在压縮室14中压縮至 所需水平的制冷剂气体通过排出口 25排出至排出室22中。 用于车辆空调的制冷剂循环回路(或制冷循环)包括压縮机C和外部制冷剂回路 30。外部制冷剂回路30具有例如气体冷却器31、膨胀阀32以及蒸发器33。用于制冷剂气 体的导管35设置在外部制冷剂回路30的下游区域中，将蒸发器33的出口与压縮机C的吸 入室21互相连接。用于制冷剂气体的另一导管36设置在外部制冷剂回路30的上游区域 中，将压縮机C的排出室22与气体冷却器31的入口互相连接。 旋转斜盘12的倾斜角度，或者，旋转斜盘12与垂直于转动轴6的轴线延伸的虚拟 平面之间形成的角度，根据压力控制5中的压力(曲柄压力Pc)而变化并且能够在最小倾 斜角度(在图1中由实线示出)与最大倾斜角度(在图1中由双点划线示出)之间变化。
用于对控制旋转斜盘12的倾斜角度的曲柄压力Pc进行控制的排量控制机构包括 释放通道27、供给通道29、第一控制阀CV1、第二控制阀CV2以及单向阀90，这些部件全都 设置在壳体中。 释放通道27将压力控制室5和作为压縮机C的吸入压力(Ps)区的一部分的吸入 室21互相连接。第二控制阀CV2设置在释放通道27的中游以调节释放通道27的横截面 积。供给通道29将压力控制室5和作为压縮机的排出压力(Pd)区的一部分的排出室22 互相连接。第一控制阀CV1设置在供给通道29中以调节供给通道29的横截面积，且单向 阀90设置在压力控制室5与第一控制阀CV1之间的供给通道29中。 在压縮机C中，调节第一控制阀CV1和第二控制阀CV2中的每一个的开度以控制 通过供给通道29流入压力控制室5中的高压制冷剂气体的量与通过释放通道27从压力控 制室5流出的制冷剂气体的量之间的平衡，从而确定曲柄压力Pc。曲柄压力Pc与经由活 塞20在缸孔1A中形成的压力之间的压差根据曲柄压力Pc而变化，这引起旋转斜盘12的 倾斜角度改变，从而调节活塞20的行程长度，即，压縮机的排量。 当第一控制阀CV1的开度减小且曲柄压力Pc降低时，旋转斜盘12的倾斜角度增 大且压縮机C的排量增大。另一方面，当第一控制阀CV1的开度增大且曲柄压力Pc增加时， 旋转斜盘12的倾斜角度减小且压縮机C的排量减小。 以下将对第一控制阀CV1进行说明。如图2所示，第一控制阀CV1具有电磁线圈
740，该电磁线圈40包括固定铁心41、活动铁心43以及线圈42。当线圈42受到励磁时，活 动铁心43被吸引向固定铁心41。第一控制阀CV1中形成有连通通道46，该连通通道46由 固定至活动铁心43的阀杆44打开和关闭。电磁线圈40进一步包括弹簧45，该弹簧45插 置在固定铁心41与活动铁心43之间以通过活动铁心43沿打开连通通道46的方向推压阀 杆44。电磁线圈40的电磁力沿关闭连通通道46的方向克服弹簧45的弹簧力而推压阀杆 44。供给至电磁线圈40以对线圈42进行励磁的电流由控制器47控制(在本实施方式中 以占空比控制)。 第一控制阀CV1进一步具有压力感应装置48，该压力感应装置48包括波纹管49、 压力感应室51和弹簧52。波纹管49通过通道50和压力感应室51承载吸入室21的吸入 压力Ps。阀杆44连接至波纹管49，且波纹管49中的压力以及弹簧52的弹簧力沿打开连 通通道46的方向推压阀杆44。在第一控制阀CV1中形成有与连通通道46连通的阀容置室 53。分别通过供给通道29的一部分，阀容置室53与排出室22连通，而连通通道46与压力 控制室5连通。 对(以占空比)供给至第一控制阀CV1的电磁线圈40的电流进行控制的控制器 47在接通空调开关(未示出)的情况下将电流供给至电磁线圈40，并在关断空调开关的情 况下停止电流供给。室温设定装置(未示出)和室温检测器(未示出)电连接至控制器 47。在接通空调开关的情况下，控制器47基于由室温设定装置设定的目标温度与由室温检 测器检测到的实际温度之间的温度差来控制供给至电磁线圈40的电流。
第一控制阀CV1的连通通道46的开度，即，第一控制阀CV1的开度，取决于诸如由 电磁线圈40产生的电磁力、弹簧45的弹簧力以及压力感应装置48的推压力等各种力之间 的平衡。通过改变电磁力能够连续地调节第一控制阀CV1的开度。具体地，随着电磁力增 大，第一控制阀CV1的开度减小。此外，随着吸入室21中的吸入压力Ps增大，第一控制阀 CV1的开度增大且供给通道29的横截面积增大。另一方面，随着吸入室21中的吸入压力 Ps减小，第一控制阀CV1的开度减小且供给通道29的横截面积减小。 以下将对第二控制阀CV2进行说明。如图3和图4所示，后壳体4中形成有圆筒 形的容置孔70以在该容置孔中容置第二控制阀CV2。后壳体4还用作为用于第二控制阀 CV2的阀壳体。容置孔70的位于后壳体4的前端4B处的开口由阀板组件3封闭。容置孔 70包括阀室71 ;中等直径孔72，其直径大于阀室71的直径；以及大直径孔73，其直径大于 中等直径孔72的直径。阀室71和孔72、73共轴地形成为以此顺序向后离开阀板组件3。
阀室71通过阀孔27A与压力控制室5连通，阀孔27A形成为贯穿阀板组件3和缸 体1并且开口至阀室71，从而与阀室71连通。阀室71还通过连通孔27B与吸入室21连 通，连通孔27B形成为贯穿后壳体4。阀孔27A、阀室71以及连通孔27B合作形成释放通道 27。 阀芯75以可移动方式容纳在阀室71和中等直径孔72中。止动件76在后壳体4 中的位于大直径孔73与中等直径孔72之间的台阶处固定地配装在大直径孔73中，以防止 阀芯75移动超过中等直径孔72的后端。 阀芯75具有圆柱形的小直径部75A和圆柱形的大直径部75B，小直径部75A位于 阀室71中，大直径部75B形成为与小直径部75A共轴且位于中等直径孔72中。阀芯75还 具有活动的环形台阶78，活动的环形台阶78形成于阀芯75的小直径部75A的外周表面与大直径部75B的外周表面之间，用作为阀体部。 阀芯75的小直径部75A与阀孔27A共轴且直径大于阀孔27A的直径。小直径部 75A的面对阀板组件3的前端形成第一阀部79，第一阀部79调节阀孔27A至阀室71的开 度(以下称为阀孔27A的开度)，即，释放通道27的横截面积。例如，当第一阀部79移向阀 板组件3时，阀孔27A的开度减小且释放通道27的横截面积相应地减小。另一方面，当第 一阀部79移动离开阀板组件3时，阀孔27A的开度增大且释放通道27的横截面积相应地 增大。 在止动件76与阀芯75的大直径部75B之间在中等直径孔72中限定背压室80。 背压室80包括形成于大直径部75B中的圆筒形内部空间。阀芯75具有位于背压室80中的 后表面81。压力引入通道82在相对于第一控制阀CV1更靠近压力控制室5的位置处(在 第一控制阀CV1的下游并且位于第一控制阀CV1与单向阀90之间)从供给通道29分叉， 并与第二控制阀CV2的大直径部73连通。止动件76中形成有使压力引入通道82与中等 直径孔72相互连通的连通槽76A和连通孔76B。 供给通道29中的压力通过压力弓I入通道82、连通槽76A以及连通孔76B施加至背 压室80。换言之，背压室80中的压力与第一控制阀CV1下游的供给通道29中的压力基本 相同并朝向阀板组件3(即，沿着减小阀孔27A的开度的方向)推压阀芯75。当背压室80 中的施加至阀芯75的后表面81的压力增大时，第一阀部79减小阀孔27A的开度，从而减 小释放通道27的横截面积。 作为阀座的静止的环形台阶83在第二控制阀CV2的阀室71与中等直径孔72之 间形成在第二控制阀CV2的内表面上。当阀芯75移动成最接近阀板组件3时，作为阀体部 的活动台阶78与静止台阶83形成接触。 阀芯75的小直径部75A形成为使得小直径部75A的轴向长度略微小于阀室71的 轴向长度。由此，在作为阀体部的活动台阶78坐置在作为阀座的静止台阶83上的情况下， 在第一阀部79与阀板组件3之间形成有微小间隙，且在大直径部75B的外周表面与中等直 径孔72的内表面之间还形成间隙87。 因此，当第一阀部79使得阀孔27A的开度为最小值时，释放通道27未完全关闭且 压力控制室5总是通过释放通道27与吸入室21连通。阀孔27A的最小开度意味着阀孔 27A的开度略大于零且非常接近于零，以及释放通道27的最小横截面积不为零。第一阀部 79与阀板组件3之间的不为零的最小间隙用作为释放通道27的节流阀。由此，第二控制阀 CV2将释放通道27的横截面积从不为零的最小值调节至最大值。 弹簧85设置在阀芯75的小直径部75A的外周表面上， 一端与活动台阶78接触而 另一端与阀板组件3接触，以通过将第一阀部79移动离开阀板组件3来沿着增大阀孔27A 的开度的方向推压阀芯75。弹簧85的弹簧力设定得极小使得阀芯75响应于背压室80中 的压力与曲柄压力Pc之间的小压差而沿着减小阀孔27A的开度的方向移动。
当活动台阶78定位成远离静止台阶83时，阀室71与背压室80连通。另一方面， 当活动台阶78坐置在静止台阶83上时，阀室71与背压室80之间的由阀体部78与阀座之 间流动的制冷剂气体形成的连通被切断。如前所述，活动台阶78用作为用于关断背压室80 与阀室71之间的连通的阀体部。 以下将对单向阀90进行说明。在缸体1的邻近压力控制室5的端部处，在缸体1
9中形成有从供给通道29径向扩张的圆筒形的容置孔1B。单向阀29容纳在容置孔IB中以 防止制冷剂气体从压力控制室5通过供给通道29流至第一控制阀CV1。容置孔IB的位于 缸体1的压力控制室5侧的开口由环形盖91部分封闭。单向阀90包括设置在容置孔IB 中的阀体92以及用于向后推压阀体92的单向阀弹簧93。 阀体92的后侧是锥形的，且阀件92A形成于阀体92的锥形表面上。当阀件92A 坐置在供给通道29的开口的周缘上时，如图4所示，供给通道29关闭。单向阀弹簧93沿 着关闭供给通道29的方向推压阀体92。压力控制室5中的压力(曲柄压力Pc)通过贯穿 环形盖91形成的孔91A施加至容置孔1B。 当单向阀90的阀体92关闭供给通道29时，存在于第一控制阀CV1下游的压力作 用在阀体92的阀件92A上。于是，阀件92A的压力承载面积与供给通道29的横截面积SI 基本相同。在供给通道29因此由阀体92关闭的情况下，压力控制室5中的压力(曲柄压 力Pc)作用在单向阀90的阀体92的压力承载表面92B上，且表面92B的压力承载面积与 压力承载表面92B的面积S2( > Sl)基本相同。 单向阀以死区操作使得单向阀从关闭至打开的操作的打开压力高于单向阀从打 开至关闭的操作的关闭压力，其中，第二控制阀的压差设定在单向阀的打开压力与关闭压 力之间。如果单向阀弹簧93的弹簧力是FB，则单向阀90中阀体92打开供给通道29所必 需的打开压力Pdcl表示为FB/S1。另一方面，当阀体92关闭供给通道29时，阀体92关闭 供给通道29所必需的关闭压力Pdc2表示为FB/S2。背压室80中的压力与在由控制阀CV2 的阀芯75使阀孔27A的开度最小化时所致的阀室71中的曲柄压力Pc之间的压差将称为 第二控制阀CV2的关闭压差Pcs。换言之，当背压室80中的压力与阀室71中的压力和弹簧 85的推压力的总和之间的差大于Pcs时，第二控制阀CV2的阀芯75沿着减小阀孔27A的开 度的方向移动。在第二控制阀CV2中，由于在当活动台阶78和静止台阶83彼此隔开时与 当活动台阶78坐置在静止台阶83上时之间的第二控制阀CV2的前压力承载面积与后压力 承载面积的差非常小，所以第二控制阀CV2的关闭压差在本实施方式中将被视为接近Pcs。
在本实施方式中，将垂直于供给通道29的轴线的横截面积、垂直于容置孔1B的轴 线的横截面积、单向阀弹簧93的弹簧力FB以及第二控制阀CV2和单向阀90的阀关闭条件 设定成满足以下条件表达式1。
Pdc2 < Pes < Pdcl :条件表达式1 在压縮机起动之后在旋转斜盘12的倾斜角度变化之前(旋转斜盘12仅由弹簧15 定位)压力控制室5中存在的、并且小于当第一控制阀CV1的开度为最大值时旋转斜盘12 改变其倾斜角度时所处压力的压力将被称为可变压力Pk。本实施方式的压縮机C设定成满 足以下条件表达式2。 Pes < Pk = (Pc-Ps):条件表达式2 当车辆发动机E停机之后经过了预定的时间或更多时间时，制冷剂回路中的压力 在低压下得以均衡，且最终，曲柄压力Pc与吸入压力Ps变为相等。在第二控制阀CV2中， 如图4所示，阀芯75由弹簧85的弹簧力沿着增大阀孔27A的开度的方向移动而与止动件 76接触并使阀孔27A的开度为最大值。当供给至第一控制阀CV1的电磁线圈40的电流随 着关断空调开关而停止(占空比随之为零)时，第一控制阀CV1的开度为最大值。换言之， 供给通道29的横截面积为最大值。在单向阀90中，供给通道29由被单向阀弹簧93的弹簧力推压的阀件92A关闭。 在用于常规空调的压縮机C中，当发动机E长时间置于停机状态且在压縮机C的 外部制冷剂回路30的低压侧存在液化制冷剂时，因为压力控制室5通过释放通道27与吸 入室21连通，所以液化制冷剂通过吸入室21流入压力控制室5中。尤其当车厢内的温度 高且设置有压縮机的发动机舱中的温度低时，大量液化制冷剂通过吸入室21流入压力控 制室5中而积聚在压力控制室5中。 当起动发动机E且压縮机C开始工作(如前所述，动力传动机构PT为连续传动 式，即，无离合器机构)时，液化制冷剂在来自发动机E的热以及旋转斜盘的搅动的影响下 蒸发，因此曲柄压力Pc增大而无论第一控制阀CV1的开度如何。旋转斜盘12的最小倾斜 角度略大于0。，且在旋转斜盘12的该最小倾斜角度处，制冷剂气体从缸孔IA排出至排出 室22。由于阀室71中的压力随之高于背压室80中的压力，所以将第二控制阀CV2保持于 使得释放通道27的横截面积为最大值的状态。 当曲柄压力Pc变为大于排出室22中的压力时，因为存在单向阀90，所以防止曲柄 压力Pc作用在供给通道29上。相应地，防止曲柄压力Pc通过供给通道29、压力引入通道 82、连通槽76A以及连通孔76B而作用在背压室80上。因此，高压的曲柄压力Pc不会作用 在阀芯75的后表面81上。 因此，第二控制阀CV2的阀芯75的第一阀部79由于弹簧85的推压力而将释放通 道27的阀孔27A的开度保持为最大值(基于曲柄压力Pc与供给通道29中的压力之间的 压差，由弹簧85的推压力将第二控制阀CV2的阀芯75的第一阀部79保持在使阀孔27A大 开的位置处)。因此，压力控制室5中的液化制冷剂按原样或以至少部分蒸发的状态通过此 时具有最大横截面积的释放通道27迅速排出至吸入室21。 当背压室80与阀室71之间的压差由于从压力控制室5排出的液化制冷剂以及随 后减小的曲柄压力Pc而变为大于第二控制阀CV2的关闭压差Pes时，第二控制阀CV2的阀 芯75由背压室80中的压力沿着使阀孔27A的开度最小化的方向推压，且释放通道27的横 截面积从最大值减小，如图3所示。当供给通道29中的压力与曲柄压力Pc之间的压差变 为大于单向阀90的打开压力Pdcl时，供给通道29中的制冷剂气体在推开单向阀90的阀 体92的同时流入压力控制室5中，并打开单向阀90的阀体92。 例如，当在起动发动机E之后车厢内的温度高时，控制器47响应于来自驾驶员的 冷却需求而将占空比设定为最大值。第一控制阀CV1将第一控制阀CV1的开度设定为最小 值，而供给通道29的横截面积相应地变为最小值。由于没有从排出室22向压力控制室5 以及第二控制阀CV2的背压室80供给任何高压制冷剂气体，所以背压室80中的压力减小。
当背压室80与阀室71之间的压差变为低于第二控制阀CV2的关闭压差Pes时， 阀芯75沿着使阀孔27A的开度最大化的方向移动，从而使释放通道27的横截面积最大化。 当供给通道29中的压力与曲柄压力Pc之间的压差变为低于单向阀90的打开压力Pdcl时， 单向阀90的阀体92沿着关闭供给通道29的方向移动。如图4所示，在这种情况下，基于 条件表达式l，在阀芯75沿着使阀孔27A的开度最大化的方向移动之后，单向阀90的阀体 92沿着关闭供给通道29的方向移动。然后根据第一控制阀CV1的开度将曲柄压力Pc保持 在低压。相应地，压縮机C迅速增大旋转斜盘12的倾斜角度，从而以最大排量工作。
当车厢由于压縮机C的最大排量工作而被冷却至所需水平时，控制器47在最小值与最大值之间改变供给至第一控制阀CV1的电磁线圈40的电流(占空比大于0但是小于 1)，从而将第一控制阀CV1的开度设定为大于最小值。换言之，将供给通道29的横截面积 设定为大于最小值。相应地，将高压的制冷剂气体从排出室22供给至压力控制室5以及第 二控制阀CV2的背压室80，并且背压室80中的压力增大。 当背压室80与阀室71之间的压差变为大于第二控制阀CV2的关闭压差Pes时， 阀芯75沿着使阀孔27A的开度最小化的方向移动，且相应地使释放通道27的横截面积最 小化。如果供给通道29中的压力与曲柄压力Pc之间的压差变为大于单向阀90的打开压 力Pdcl，则单向阀90的阀体92沿着打开供给通道29的方向移动。如图3所示，在这种情 况下，基于条件表达式1，在阀芯75沿着使阀孔27A的开度最小化的方向移动之后，单向阀 90的阀体92沿着打开供给通道29的方向移动。 制冷剂气体通过释放通道27排出至吸入室21，且供给通道29中的制冷剂气体通 过单向阀90流入压力控制室5。在这种状态下，旋转斜盘12的倾斜角度控制成使得吸入压 力Ps变为根据占空比设定的设定压力，因此，压縮机C以中间排量工作，并且旋转斜盘12 设置于大于最小值的倾斜角度。 根据上述第一优选实施方式获得了以下有益效果。 (1)第二控制阀CV2设置在释放通道27中以调节释放通道27的横截面积，并且单 向阀90设置在压力控制室5与第一控制阀CV1之间的供给通道29中。如果曲柄压力Pc 因液化制冷剂的搅动而增大、或者高压的漏泄气体被排出至压力控制室5，则单向阀90防 止曲柄压力Pc作用在第二控制阀CV2的背压室80上。因此，如果曲柄压力Pc变为大于作 用在第二控制阀CV2的背压室80上的压力，则防止阀芯75沿着使阀孔27A的开度最小化 的方向移动，使得第二控制阀CV2能够在适当的正时打开和关闭阀孔27A。因此，能够解决 由于打开和关闭第二控制阀CV2的阀孔27A的正时不恰当所引起的问题并能够防止压縮机 C的工作效率的变差。 (2)如果当第一控制阀CV1使开度大于最小值时，单向阀90在第二控制阀CV2使 阀孔27A的开度变为最小值之前打开了供给通道29，则因为从第一控制阀CV1通过供给通 道29供给至压力控制室5的制冷剂气体通过释放通道27被排出至吸入室21，所以不能迅 速增大曲柄压力Pc。当第一控制阀CV1使开度大于最小值时，单向阀90设定成在第二控制 阀CV2使阀孔27A的开度变为最小值之后打开供给通道29。由此，当第一控制阀CV1使开 度大于最小值时，能够迅速增大曲柄压力Pc并能够提高压縮机C的工作效率。
(3)如果当第一控制阀CV1使开度变为最小值时，单向阀90在第二控制阀CV2使 阀孔27A的开度变为最大值之前关闭了供给通道29，则因为背压室80中的压力没有减小， 因此第二控制阀CV2不能使阀孔27A的开度大于最小值。当排出压力Pd高或者漏泄气体 被过度排出至压力控制室5时，因为曲柄压力Pc过度增大，所以旋转斜盘12的倾斜角度不 能被调节至所需角度。因此，当第一控制阀CV1使开度变为最小值时，单向阀90设定成在 第二控制阀CV2使阀孔27A的开度变为最大值之后关闭供给通道29。由此，当第一控制阀 CV1使开度变为最小值时，因为第二控制阀CV2打开阀孔27A从而确定地打开了释放通道 27，所以能够防止前面提到的麻烦。 (4)如果旋转斜盘12的倾斜角度在第二控制阀CV2使阀孔27A的开度变为最小值 之前改变，则因为供给至压力控制室5的制冷剂气体的一部分通过释放通道27被排出至吸入室21，并且待供给至第一控制阀CV1的制冷剂气体的量变得不足，所以不能迅速增大曲 柄压力Pc。根据上述实施方式，设置成使得如果在旋转斜盘12在一定的倾斜角度达到平 衡时减小压縮机排量，则单向阀90打开供给通道29，使得在第二控制阀CV2的阀芯75沿 着使阀孔27A的开度变为最小值的方向移动之后，旋转斜盘12朝向最小角度位置倾斜。由 此，当旋转斜盘12的倾斜角度改变时，能够迅速增大曲柄压力Pc，且因此，能够提高压縮机 C的工作效率。 (5)如果当曲柄压力Pc随着第一控制阀CV1的开度设定至最小值而减小时，单向 阀90在第二控制阀CV2使阀孔27A的开度变为最小值之前关闭了供给通道29，则在单向 阀90关闭供给通道29之后背压室80中的压力不会减小。为了解决这种问题，将第二控制 阀CV2的关闭压差Pcs设定为大于单向阀90的打开压力Pdcl，使得能够迅速减小曲柄压力 Pc。 (6)第二控制阀CV2的阀芯75由弹簧85沿着增大阀孔27A的开度的方向推压，并 且单向阀90的阀体92由弹簧93沿着关闭供给通道29的方向推压。因此，能够通过弹簧 85沿着增大阀孔27A的开度的方向迅速且确定地移动第二控制阀CV2的阀芯75，并且能够 通过弹簧93沿着关闭供给通道29的方向迅速且确定地移动单向阀90的阀体92。
(第二实施方式) 以下将对根据本发明的带有排量控制机构的可变排量式压縮机(以下简称为压 縮机)的第二实施方式进行说明，该压縮机可用于车辆空调以压縮制冷剂气体。
参考以放大的局部截面图示出压縮机的第二实施方式的图5，在临近第二控制阀 CV2的阀芯75的大直径部75B的外周的位置处在阀芯75的台阶78中形成有槽78A。当活 动台阶78坐置在静止台阶83上以通过阀芯75使阀孔27A的开度最小化时，槽78A通过大 直径部75B的外周表面与中等直径孔72的内表面之间的间隙87将阀室71与背压室80相 互连接。由此，槽78A与间隙87合作形成了将阀室71与背压室80相互连接的通道。
当第一控制阀CV1的开度从第一控制阀CV1的开度大于最小值并且阀孔27A的开 度由第二控制阀CV2变为最小值的状态改变至最小值以使压縮机以最大排量工作时，存在 以下担心即，如果制冷剂气体由于存在任意异物或者由于其它任何原因而通过第一控制 阀CV1泄漏，则可能将过量的制冷剂气体排出至背压室80。因为活动台阶78在此时坐置在 静止台阶83上，所以如果通过第一控制阀CV1泄漏的制冷剂气体流至背压室80，则阀芯75 不能沿着增大阀孔27A的开度的方向移动。 但是，在活动台阶78中形成有槽78A的第二实施方式中，背压室80通过间隙87 和槽78A与阀室71连通。因此，过度流至背压室80的制冷剂气体能够通过槽78A、阀室71 以及连通孔27B排出至吸入室21。 根据本发明的第二优选实施方式，如果当第一控制阀CV1的开度为最小值时通过 第一控制阀CV1泄漏的制冷剂气体过度流至背压室80，则能够沿着增大阀孔27A的开度的 方向移动第二控制阀CV2的阀芯75，因此压縮机能够从中间排量工作迅速改变至最大排量 工作。(第三实施方式) 以下将对根据本发明的带有排量控制机构的可变排量式压縮机(以下简称为压 縮机)的第三实施方式进行说明，该压縮机可用于车辆空调以压縮制冷剂气体。
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参考以放大的局部截面图示出压縮机的第三实施方式的图6，第二控制阀CV2的 阀芯75具有贯穿该阀芯而形成的通道75C，通道75C将背压室80与阀室71相互连接。通 道75C的一端在阀芯75的后表面81处开口至背压室80，而通道75C的另一端在小直径部 75A的外周表面处开口至阀室71。由此，能够将背压室80中的制冷剂气体通过通道75C供 给至阀室71。 第三实施方式的压縮机省却了第二控制阀CV2的弹簧85以及单向阀90的单向阀 弹簧93。分别地，第二控制阀CV2的阀芯75受导引成沿着中等直径孔72的内表面移动，而 单向阀90的阀体92受导引成沿着容置孔1B的内表面移动。 在压縮机的这种结构中，当第一控制阀CV1的开度为最小值且第二控制阀CV2的 阀孔27A的开度也为最小值时，背压室80中的压力由于存在通道75C而变得与阀室71中 的压力(吸入压力Ps)相同。用于移动第二控制阀CV2的阀芯75的力由背压室80和阀室 71的压力以及后表面81和第一阀部79的面积(压力承载面积)来设定。当第一控制阀 CV1的开度为最小值时，第二控制阀CV2的阀芯沿着增大阀孔27A的开度的方向移动。
当第一控制阀CV1的开度从最小值增大时，产生了从压力控制室5作用在阀室71 上的压力与作用在背压室80上的压力之间的压差。作用在第二控制阀CV2的第一阀部79 上的曲柄压力Pc受到由于设置有单向阀90的供给通道29的横截面积以及释放通道27的 横截面积所引起的、并且还由于单向阀90所引起的压力损失的影响。另一方面，作用在第 二控制阀CV2的后表面81上的压力受到由于供给通道29的横截面积以及压力引入通道82 的横截面积所引起的压力损失的影响。所以，由前者所引起的压力损失大于由后者所引起 的压力损失。 如果后表面81的承载面积设定成大于阀孔27A的横截面积，则当第一控制阀CV1 的开度从最小值增大时，由于通过供给通道29所施加的压力，第二控制阀CV2的阀芯75能 够沿着使阀孔27A的开度变为最小值的方向移动。 由此，在阀芯75中设置通道75C、调节释放通道27、供给通道29以及压力引入通 道82的横截面积、以及调节阀芯75的尺寸，使得第二控制阀CV2能够在不使用用于第二控 制阀CV2的弹簧85以及用于单向阀90的弹簧93的情况下在所需的正时工作。
(第四实施方式) 以下将对根据本发明的带有排量控制机构的可变排量式压縮机(以下简称为压 縮机)的第四实施方式进行说明，该压縮机可用于车辆空调以压縮制冷剂气体。在第四实 施方式中，打开压力Pdcl和关闭压力Pdc2都设定成小于第二控制阀CV2的关闭压差Pcs。 前面提到的可变压力Pk由以下条件表达式来表示。
Pk = (Pc-Ps) = k(Pd-Ps):条件表达式3 其中，k是在设定压縮机C的过程中所确定的系数。在第四实施方式中，单向阀90 的打开压力Pdcl和关闭压力Pdc2设定为0. 004MPa(兆帕)，第二控制阀CV2的关闭压差 Pes设定为0. 005MPa，且可变压力Pk设定为0. 007MPa。只要满足Pes < Pk = (Pc-Ps)(条 件表达式2)，则当在起动压縮机C时减小压縮机排量，并且旋转斜盘12随之处于平衡的倾 斜角度位置时，确保了待流入第一控制阀CV1中的制冷剂气体的量，并且压力控制室5中的 压力迅速增大。相应地，能够容易地设定单向阀90的工作特性并改善设计的灵活性。
以上实施方式可修改如下。如图7所示，阀芯75的小直径部75A和大直径部75B可通过分离的能够通过压力配合组装在一起的部件来提供。在这种替代性实施方式中，对 应于前述实施方式的小直径部75A的部件的接近阀孔27A侧的端面形成有覆盖阀孔27A — 半的切口。由此，通过以该切口来调节阀孔27A的开度，可以改变释放通道27的横截面积。 此外，在压縮机C的组装中，当在容置孔70中将对应于阀芯75的小直径部75A和大直径部 75B的部件被压力配合在一起时，可利用容置孔70的静止台阶83以及阀板组件3作为止动 件。通过这样做，可以便利阀芯75的尺寸调节。 可替代地，单向阀90可设置在后壳体4中。本发明可应用于转动轴6通过离合器 连接至发动机E的可变排量式压縮机中，所述离合器用于将驱动力从发动机E传递至压縮 机。第一控制阀CV1可由以占空比控制的电磁阀或者比例电磁阀来实现。
权利要求
一种可变排量式压缩机(C)，在其中限定有排出压力区、吸入压力区以及压力控制室(5)，所述压缩机具有设置在所述压力控制室中的能够倾斜的旋转斜盘(12)以及通过所述旋转斜盘而往复移动的活塞(20)，其中所述旋转斜盘的倾斜角度以及所述活塞的行程通过调节所述压力控制室中的压力来改变从而控制所述压缩机的排量，所述压缩机包括供给通道(29)，所述供给通道用于将制冷剂气体从所述排出压力区供给至所述压力控制室；释放通道(27)，所述释放通道用于将所述制冷剂气体从所述压力控制室释放至所述吸入压力区；以及第一控制阀(CV1)，所述第一控制阀用于控制流经所述供给通道的所述制冷剂气体的量；其特征在于，所述压缩机进一步包括单向阀(90)，所述单向阀设置在所述第一控制阀与所述压力控制室之间并且通过关闭所述供给通道来防止所述制冷剂气体从所述压力控制室流至所述第一控制阀；以及第二控制阀(CV2)，所述第二控制阀用于将所述释放通道的横截面积从最小值调节到最大值，所述第二控制阀包括背压室(80)，所述背压室在位于所述第一控制阀与所述单向阀之间的位置处与所述供给通道连通；阀室(71)，所述阀室形成所述释放通道的一部分并与所述吸入压力区连通；阀孔(27A)，所述阀孔形成所述释放通道的一部分并与所述阀室连通；以及阀芯(75)，所述阀芯具有位于所述阀室中的阀部(79)以及位于所述背压室中的后表面(81)，其中，当所述背压室中的压力增大时，所述阀部减小所述阀孔的开度。
2. 如权利要求l所述的可变排量式压縮机，其特征在于，当所述第二控制阀(CV2)将所 述释放通道的横截面积调节至所述最小值时，所述最小值不为零。
3. 如权利要求1所述的可变排量式压縮机，其特征在于，当所述第二控制阀的阀部使 所述阀孔的开度变为最小值时，所述第二控制阀用作所述释放通道的节流阀。
4. 如权利要求1所述的可变排量式压縮机，其特征在于，所述第二控制阀进一步包括 弹簧(85)，所述弹簧用于沿增大所述阀孔的开度的方向推压所述第二控制阀的阀芯， 其中，所述单向阀进一步包括弹簧(93)，所述弹簧用于沿关闭所述供给通道的方向推压所述单向阀的阀体。
5. 如权利要求1所述的可变排量式压縮机，其特征在于，当所述第一控制阀使其开度 大于最小值时，所述单向阀设定成在所述第二控制阀使其阀孔的开度变为最小值之后打开 所述供给通道。
6. 如权利要求1所述的可变排量式压縮机，其特征在于，当所述第一控制阀使其开度 变为最小值时，所述单向阀设定成在所述第二控制阀使其阀孔的开度变为最大值之后关闭 所述供给通道。
7. 如权利要求1所述的可变排量式压縮机，其特征在于，当所述第一控制阀的阀孔的 开度在所述压縮机起动时为最大值时，用于使所述第二控制阀的阀孔的开度最小化的关闭 压差设定成大于所述单向阀的关闭压力并且还设定成小于所述压力控制室中的压力，其中所述旋转斜盘在所述压力控制室中的压力下改变其倾斜角度。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的可变排量式压縮机，其特征在于，所述第二控制阀进一步包括阀体部(78)，所述阀体部设置在所述阀芯中；以及阀座(83)，所述阀座设置在所述第二控制阀的位于所述阀室与所述背压室之间的内表 面上，其中，当所述阀体部坐置在所述阀座上时，所述第二控制阀的阀部使所述第二控制阀 的阀孔的开度变为最小值。
9. 如权利要求8所述的可变排量式压縮机，其特征在于，当所述阀体部定位成远离所 述阀座时，所述背压室与所述阀室连通，并且当所述阀体部坐置在所述阀座上时，由在所述 阀体部与所述阀座之间流动的所述制冷剂气体在所述背压室与所述阀室之间所形成的连 通被切断。
10. 如权利要求9所述的可变排量式压縮机，其特征在于，所述第二控制阀进一步包括设置在所述阀芯中的通道(78A，75C)，其中，所述通道将所述背压室与所述阀室相互连 接使得所述背压室中的所述制冷剂气体流至所述阀室。
全文摘要
本发明公开了一种具有排量控制机构的可变排量式压缩机，其具有供给通道，用于将制冷剂气体供给至压力控制室；释放通道，用于从压力控制室释放制冷剂气体；第一控制阀，用于控制流经供给通道的制冷剂气体的量；单向阀，其设置在第一控制阀与压力控制室之间，并且通过关闭供给通道来防止制冷剂气体从压力控制室流至第一控制阀；以及第二控制阀，用于将释放通道的横截面积从最小值调节到最大值。第二控制阀具有背压室，其与供给通道连通；阀室，其形成释放通道的一部分并与吸入压力区连通；阀孔，其形成释放通道的一部分并与阀室连通；以及阀芯，其具有位于阀室中的阀部。当背压室中的压力增大时，阀部减小阀孔的开度。
文档编号F04B27/12GK101725498SQ200910179660
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月26日 优先权日2008年10月28日
发明者久保裕司, 太田雅树, 山下秀晴, 松原亮, 森影有贵, 田部恭裕 申请人:株式会社丰田自动织机