專利名稱：用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及了一種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥，是一種具 有四個端口的自動控制閥門，適用于不同條件下管路之間的切換，尤其適用于帶自然冷卻、 普通制冷和熱泵制熱功能的制冷劑直接蒸發(fā)式空調(diào)設(shè)備的工作模式切換，屬于閥門設(shè)計技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對于現(xiàn)有建筑外區(qū)而言，由于建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能的改善和辦公室照明、設(shè)備發(fā) 熱量的增大以及建筑傳熱、太陽輻射等負(fù)荷的波動，使得建筑外區(qū)冷負(fù)荷增大，在冬季供 熱、夏季供冷的前提下，過渡季有時也需要供冷。但是目前建筑能耗已經(jīng)成為眾矢之的，如 何節(jié)省能耗已經(jīng)成為設(shè)計人員所關(guān)注的問題。而自然冷卻(free cooling)技術(shù)就是利用 自然冷源來給建筑供冷，從而節(jié)約能耗。為此，現(xiàn)在已經(jīng)有很多利用自然冷卻技術(shù)的空調(diào)處理設(shè)備，CN101514856A公布了 “一種帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置”，雖然實現(xiàn)了過渡季節(jié)利用自然冷卻降低空調(diào) 能耗的目的，但由于采用多個電磁或電動閥門來實現(xiàn)壓縮機循環(huán)模式和自然冷卻循環(huán)模式 的切換，導(dǎo)致控制系統(tǒng)的復(fù)雜度增加，從而增加了實際運行中的檢修和維護(hù)工作量。針對上述情況，本實用新型提出了這種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四 通閥，很巧妙的解決了采用多個電磁或電動閥門實行切換的那些缺點。

實用新型內(nèi)容針對這種在建筑外區(qū)使用的新型帶自然供冷供熱功能的空調(diào)機組模式切換的缺 點，本實用新型提出了這種用新型四通閥實現(xiàn)自然冷卻和普通制冷、熱泵制熱三種模式的 切換，就很巧妙的解決了采用多個電磁或電動閥門實行切換的那些缺點，從而可以實現(xiàn)自 然循環(huán)和壓縮機循環(huán)在全年的高效、可靠運行。本實用新型的具體技術(shù)方案是一種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通 閥，其特征在于該四通閥由第一主閥、第二主閥、導(dǎo)閥和驅(qū)動毛細(xì)管組組成；所述第一主 閥包括第一主閥殼體、壓簧、第一主閥閥芯、第一連接管、第二連接管和冷凝器入口連接管； 所述第二主閥包括第二主閥殼體、第二主閥閥芯、第三連接管、第四連接管、壓縮機吸氣連 接管和壓縮機排氣連接管；所述導(dǎo)閥包括導(dǎo)閥殼體、導(dǎo)閥閥芯和電磁線圈；所述毛細(xì)管組 包括低壓毛細(xì)管、高壓毛細(xì)管、第一毛細(xì)管、第二毛細(xì)管、第三毛細(xì)管和第四毛細(xì)管；所述第 一主閥殼體與第一主閥閥芯構(gòu)成兩個密封空間，分別為高壓腔和低壓腔，所述壓簧設(shè)置于 低壓腔內(nèi)；所述第二主閥殼體與第二主閥閥芯構(gòu)成兩個密封空間，分別為第一腔室和第二 腔室；所述第二連接管與第三連接管連通，第一連接管與第四連接管連通，且第一連接管與 第四連接管的連通管上設(shè)有蒸發(fā)器出口連接管；所述低壓毛細(xì)管的一端與壓縮機吸氣連接 管連通，低壓毛細(xì)管的另外一端與低壓腔連通；所述高壓毛細(xì)管的一端與壓縮機排氣連接 管連通，高壓毛細(xì)管的另一端與高壓腔連通；所述第一毛細(xì)管的一端與壓縮機吸氣連接管連通，第一毛細(xì)管的另一端與導(dǎo)閥連接；所述第二毛細(xì)管的一端與第一腔室連通，第二毛細(xì) 管的另一端與導(dǎo)閥連接；所述第三毛細(xì)管的一端與第二腔室連通，第三毛細(xì)管的另一端與 導(dǎo)閥連接；所述第四毛細(xì)管的一端與壓縮機排氣連接管連通，第四毛細(xì)管的另一端與導(dǎo)閥 連接；所述電磁線圈掉電時，在導(dǎo)閥內(nèi)，第一毛細(xì)管與第三毛細(xì)管通過導(dǎo)閥閥芯導(dǎo)通，第二 毛細(xì)管與第四毛細(xì)管導(dǎo)通；電磁線圈帶電時，導(dǎo)閥閥芯吸合移動，此時，第一毛細(xì)管與第二 毛細(xì)管通過導(dǎo)閥閥芯導(dǎo)通，第三毛細(xì)管與第四毛細(xì)管導(dǎo)通。本實用新型的技術(shù)特征還在于第一主閥閥芯為拱形閥芯或移動活塞閥芯。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果利用制冷壓縮機自身 的開、停機產(chǎn)生的壓差變化、壓簧的彈力和電磁線圈的通斷電，可以實現(xiàn)自然循環(huán)、普通制 冷和熱泵制熱三種模式的切換，可以滿足全年供熱、供冷模式切換的需求；比傳統(tǒng)采用多個 閥門控制要容易得多，控制和運行性能好；使帶自然供冷及熱泵功能的空調(diào)機組運行可靠 性高；具有安裝簡單、維護(hù)方便、可批量化生產(chǎn)的特點。

圖1是本實用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥結(jié)構(gòu)示 意圖，該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機組處于自然循環(huán)時的閥芯位置圖。圖2是本實用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥結(jié)構(gòu)示 意圖，該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機組處于制冷循環(huán)時的閥芯位置圖。圖3是本實用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥結(jié)構(gòu)示 意圖，該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機組處于制熱循環(huán)時的閥芯位置圖。圖4是本實用新型應(yīng)用于帶自然冷卻、普通制冷和熱泵制熱功能的制冷劑直接蒸 發(fā)式空調(diào)設(shè)備工作原理圖。圖1 圖4中100_第一主閥；101-第一主閥殼體；102-壓簧；103-第一主閥 閥芯；104-冷凝器入口連接管；105-第一連接管；106-第二連接管；107-低壓腔；108-高 壓腔；200-第二主閥；201-第二主閥殼體；202-第二主閥閥芯；203-第三連接管；204-壓 縮機吸氣連接管；205-第四連接管；206-壓縮機排氣連接管；209-蒸發(fā)器出口連接管； 207-第一腔室；208-第二腔室；300-導(dǎo)閥；301-導(dǎo)閥殼體；302-導(dǎo)閥閥芯；303-電磁線圈； 401-低壓毛細(xì)管；402-高壓毛細(xì)管；403-第一毛細(xì)管；404-第二毛細(xì)管；405-第三毛細(xì)管； 406-第四毛細(xì)管；500-壓縮機；600-冷凝器；700-節(jié)流機構(gòu)；800-蒸發(fā)器；900-用于自然 冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥。
具體實施方式
下面對照附圖對本實用新型的原理結(jié)構(gòu)和工作過程作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥示意圖， 該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機組處于自然循環(huán)時的閥芯位置圖。該四通閥由第一 主閥100、第二主閥200、導(dǎo)閥300和驅(qū)動毛細(xì)管組組成；所述第一主閥100包括第一主閥 殼體101、壓簧102、第一主閥閥芯103、冷凝器入口連接管104、第一連接管105和第二連接 管106 ；所述第二主閥200包括第二主閥殼體201、第二主閥閥芯202、第三連接管203、壓 縮機吸氣連接管204、第四連接管205和壓縮機排氣連接管206 ；所述導(dǎo)閥300包括導(dǎo)閥殼
4體301、導(dǎo)閥閥芯302和電磁線圈303 ；所述驅(qū)動毛細(xì)管組包括低壓毛細(xì)管401、高壓毛細(xì)管 402、第一毛細(xì)管403、第二毛細(xì)管404、第三毛細(xì)管405和第四毛細(xì)管406 ；所述第一主閥殼 體101與第一主閥閥芯103構(gòu)成兩個密封空間，分別為高壓腔108和低壓腔107，所述壓簧 102設(shè)置于低壓腔107內(nèi)；所述第二主閥殼體201與第二主閥閥芯202構(gòu)成兩個密封空間， 分別為第一腔室207和第二腔室208 ；所述第二連接管106與第三連接管203連通，第一連 接管105與第四連接管205連通，且第一連接管105與第四連接管205的連通管上設(shè)有蒸 發(fā)器出口連接管209 ；所述低壓毛細(xì)管401的一端與壓縮機吸氣連接管204連通，低壓毛細(xì) 管401的另外一端與低壓腔107連通；所述高壓毛細(xì)管402的一端與壓縮機排氣連接管206 連通，高壓毛細(xì)管402的另一端與高壓腔108連通；所述第一毛細(xì)管403的一端與壓縮機吸 氣連接管204連通，第一毛細(xì)管403的另一端與導(dǎo)閥300連接；所述第二毛細(xì)管404的一端 與第一腔室207連通，第二毛細(xì)管404的另一端與導(dǎo)閥300連接；所述第三毛細(xì)管405的一 端與第二腔室208連通，第三毛細(xì)管405的另一端與導(dǎo)閥300連接；所述第四毛細(xì)管406的 一端與壓縮機排氣連接管206連通，第四毛細(xì)管406的另一端與導(dǎo)閥300連接；所述電磁線 圈303掉電時，在導(dǎo)閥300內(nèi)，第一毛細(xì)管403與第三毛細(xì)管405通過導(dǎo)閥閥芯302導(dǎo)通， 第二毛細(xì)管404與第四毛細(xì)管406導(dǎo)通；電磁線圈303帶電時，導(dǎo)閥閥芯302吸合移動，此 時，第一毛細(xì)管403與第二毛細(xì)管404通過導(dǎo)閥閥芯302導(dǎo)通，第三毛細(xì)管405與第四毛細(xì) 管406導(dǎo)通。自然冷卻循環(huán)模式下，壓縮機500停機，制冷劑經(jīng)蒸發(fā)器800吸收熱量后變成 低壓蒸氣，進(jìn)入新型四通閥900的蒸發(fā)器出口連接管209，經(jīng)冷凝器入口連接管104流出至 冷凝器600放出熱量，然后流回蒸發(fā)器800，完成自然循環(huán)(參見圖4)。圖2是本實用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥示意圖， 該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機組處于制冷循環(huán)時的閥芯位置圖。制冷循環(huán)模式 下，電磁線圈303掉電并且壓縮機500啟動，制冷劑在蒸發(fā)器800吸收熱量后進(jìn)入新型四通 閥900中的蒸發(fā)器出口連接管209，由于壓縮機500的吸排氣壓差，壓縮機排氣連接管206 內(nèi)的壓力高于壓縮機吸氣連接管204，又通過高壓毛細(xì)管402和低壓毛細(xì)管401的導(dǎo)通作用 使第一主閥100的高壓腔108內(nèi)壓力大于低壓腔107內(nèi)壓力，從而使第一主閥閥芯103右 移，第二連接管106和冷凝器入口連接管104導(dǎo)通，制冷劑從蒸發(fā)器出口連接管209、第四連 接管205和壓縮機吸氣連接管204進(jìn)入壓縮機500，壓縮后的高溫高壓制冷劑蒸氣從壓縮機 排氣連接管206進(jìn)入第三連接管203經(jīng)第二連接管106自冷凝器入口連接管104流出至冷 凝器600，經(jīng)節(jié)流機構(gòu)700節(jié)流降壓后流回到蒸發(fā)器800，實現(xiàn)制冷循環(huán)(參見圖4)。圖3是本實用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥示意圖， 該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機組處于制熱循環(huán)時的閥芯位置圖。制熱循環(huán)模式 下，壓縮機500啟動，電磁線圈303帶電，制冷劑在冷凝器600吸收熱量后進(jìn)入新型四通閥 900中冷凝器入口連接管104，此時由于壓縮機500的吸排氣壓差，使得壓縮機排氣連接管 206內(nèi)壓力大于壓縮機吸氣連接管204，由于低壓毛細(xì)管401和高壓毛細(xì)管402的導(dǎo)通作用 使第一主閥100的高壓腔108內(nèi)壓力大于低壓腔107內(nèi)壓力，從而使第一主閥100的閥芯 103右移，制冷劑經(jīng)冷凝器入口連接管104進(jìn)入第二連接管106，并由于第一毛細(xì)管403和 第二毛細(xì)管404和連通作用以及第三毛細(xì)管405和第四毛細(xì)管406的連通作用，第二主閥 200的第一腔室207內(nèi)壓力小于第一腔室208內(nèi)壓力，壓差達(dá)到一定程度時，第二主閥閥芯 202在壓差作用下左移，制冷劑通過第三連接管203經(jīng)壓縮機吸氣連接管204進(jìn)入壓縮機
5500，壓縮后的高 溫高壓制冷劑蒸氣從壓縮機排氣連接管206經(jīng)第四連接管205、蒸發(fā)器出 口連接管209流出至蒸發(fā)器800放出熱量后，經(jīng)節(jié)流機構(gòu)700節(jié)流降壓后流回冷凝器600， 完成制熱循環(huán)(參見圖4)。
權(quán)利要求一種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥，其特征在于該四通閥由第一主閥(100)、第二主閥(200)、導(dǎo)閥(300)和驅(qū)動毛細(xì)管組組成；所述第一主閥(100)包括第一主閥殼體(101)、壓簧(102)、第一主閥閥芯(103)、第一連接管(105)、第二連接管(106)和冷凝器入口連接管(104)；所述第二主閥(200)包括第二主閥殼體(201)、第二主閥閥芯(202)、第三連接管(203)、第四連接管(205)、壓縮機吸氣連接管(204)和壓縮機排氣連接管(206)；所述導(dǎo)閥(300)包括導(dǎo)閥殼體(301)、導(dǎo)閥閥芯(302)和電磁線圈(303)；所述驅(qū)動毛細(xì)管組包括低壓毛細(xì)管(401)、高壓毛細(xì)管(402)、第一毛細(xì)管(403)、第二毛細(xì)管(404)、第三毛細(xì)管(405)和第四毛細(xì)管(406)；所述第一主閥殼體(101)與第一主閥閥芯(103)構(gòu)成兩個密封空間，分別為高壓腔(108)和低壓腔(107)；所述壓簧(102)設(shè)置于低壓腔(107)內(nèi)；所述第二主閥殼體(201)與第二主閥閥芯(202)構(gòu)成兩個密封空間，分別為第一腔室(207)和第二腔室(208)；所述第二連接管(106)與第三連接管(203)連通，第一連接管(105)與第四連接管(205)連通，且第一連接管(105)與第四連接管(205)的連通管上設(shè)有蒸發(fā)器出口連接管(209)；所述低壓毛細(xì)管(401)的一端與所述的壓縮機吸氣連接管(204)連通，低壓毛細(xì)管(401)的另外一端與低壓腔(107)連通；所述高壓毛細(xì)管(402)的一端與所述的壓縮機排氣連接管(206)連通，高壓毛細(xì)管(402)的另一端與高壓腔(108)連通；所述第一毛細(xì)管(403)的一端與壓縮機吸氣連接管(204)連通，第一毛細(xì)管(403)的另一端與導(dǎo)閥(300)連接；所述第二毛細(xì)管(404)的一端與第一腔室(207)連通，第二毛細(xì)管(404)的另一端與導(dǎo)閥(300)連接；所述第三毛細(xì)管(405)的一端與第二腔室(208)連通，第三毛細(xì)管(405)的另一端與導(dǎo)閥(300)連接；所述第四毛細(xì)管(406)的一端與壓縮機排氣連接管(206)連通，第四毛細(xì)管(406)的另一端與導(dǎo)閥(300)連接；所述電磁線圈(303)掉電時，在導(dǎo)閥(300)內(nèi)，第一毛細(xì)管(403)與第三毛細(xì)管(405)通過導(dǎo)閥閥芯(302)導(dǎo)通，第二毛細(xì)管(404)與第四毛細(xì)管(406)導(dǎo)通；電磁線圈(303)帶電時，導(dǎo)閥閥芯(302)吸合移動，此時，第一毛細(xì)管(403)與第二毛細(xì)管(404)通過導(dǎo)閥閥芯(302)導(dǎo)通，第三毛細(xì)管(405)與第四毛細(xì)管(406)導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥，其特 征在于第一主閥閥芯(103)為拱形閥芯或移動活塞閥芯。
專利摘要用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的四通閥，屬于流體控制閥門技術(shù)領(lǐng)域。該閥由第一主閥、第二主閥、導(dǎo)閥和驅(qū)動毛細(xì)管組組成。本實用新型利用制冷壓縮機自身的開、停機產(chǎn)生的壓差變化、壓簧的彈力和電磁線圈的通斷電，能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)機組自然冷卻、普通制冷和熱泵制熱三種模式的切換，比傳統(tǒng)采用多個閥門控制要容易得多，控制和運行性能好；使帶自然供冷供熱功能的空調(diào)機組運行可靠性得到提高；具有安裝簡單、維護(hù)方便、可批量化生產(chǎn)的特點。
文檔編號F25B41/04GK201627986SQ201020110858
公開日2010年11月10日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者馮喆, 周德海, 李先庭, 王寶龍, 石文星, 郜義軍, 郭忠建 申請人:清華大學(xué);北京水木能環(huán)節(jié)能技術(shù)有限公司