CN104676043A - 一种制冷系统及其四通换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制冷系统及其四通换向阀，包括阀体和阀芯；所述阀体的一侧设置高压管路、低压管路，另一侧设置第一接管和第二接管；所述阀芯设置第一直线流道和第二直线流道，所述阀芯处于第一工作位置时，所述高压管路、第一直线流道和第一接管连通形成第一直线通路，所述低压管路、第二直线流道和第二接管连通形成第二直线通路；所述阀芯处于第二工作位置时，所述高压管路和第二接管连通，所述低压管路和第一接管连通。这样，阀芯处于第一位置时，制冷剂在各管路之间的流向均未发生改变，因此流体的压力损失非常小、大大提高了系统的工作效率、制冷能力。

Description

一种制冷系统及其四通换向阀

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种制冷系统及其四通换向阀。

背景技术

由于节能环保意识的不断深入，目前变频空调因其较高的节能效果和较高的舒适度成为未来空调市场的主流产品。然而，由于变频空调中的部分零部件在使用过程中或多或少的存在压力损失，导致系统效率难以再得到有效提升。

请参考图1和图2，图1、图2分别为现有技术中一种四通换向阀的制冷状态图和制热状态图；下面简要介绍这种四通换向阀的工作原理及其存在的缺陷。

现有技术中，如图1和图2所示，该四通换向阀包括阀体1′、阀芯2′和拖动架3′，阀体1′一侧设置高压管路D′、另一侧设置低压管路S′及其两侧的第二接管E′和第一接管C′，阀芯2′上设有与四个管路对应的开口。

制冷工作状态时，如图1所示，滑碗31′停留在阀体1′的左侧，第二接管E′和低压管路S′连通、高压管路D′和第一接管C′连通，此时系统内部的制冷剂流通路径为：压缩机→高压管路D′→第一接管C′→第二热交换器→节流元件→第一热交换器→第二接管E′→低压管路S′→压缩机。

制热工作状态时，如图2所示，滑碗31′滑动至右侧，第一接管C′和低压管路S′连通、高压管路D′和第二接管E′连通，此时的制冷剂流通路径为：压缩机→高压管路D′→第二接管E′→第一热交换器→节流元件→第二热交换器→第一接管C′→低压管路S′→压缩机。

采用这种结构，制冷时流体从第二接管E′经低压管路S′流出的过程中，以及制热时流体从第一接管C′经低压管路S′流出的过程中，由于该流道的流向经过了180°的转角，导致流体在变向过程中产生了较大的压力损失，减小了流体流量。而系统能力Qn＝mn(h2-h1)，mn为系统的质量流量，可见系统流量直接与系统能力成正比。由此可见，现有技术中的四通换向阀的流道的结构较差，导致流道的流通能力差，并最终导致了系统效率的下降。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，进一步优化四通换向阀的结构，以改善流道的流通能力，增大流体流量，进一步提高系统效率。

发明内容

本发明的目的为提供一种制冷系统及其四通换向阀，该四通换向阀通过改变流通管路的位置和形状，减小流体在流动过程中的压力损失，提高系统效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种四通换向阀，包括阀体和阀芯；所述阀体的一侧设置高压管路、低压管路，另一侧设置第一接管和第二接管；所述阀芯设置第一直线流道和第二直线流道，所述阀芯处于第一工作位置时，所述高压管路、第一直线流道和第一接管连通形成第一直线通路，所述低压管路、第二直线流道和第二接管连通形成第二直线通路；所述阀芯处于第二工作位置时，所述高压管路和第二接管连通，所述低压管路和第一接管连通。

采用这种结构，阀芯处于第一位置时，制冷剂在各管路之间的流向均未发生改变，因此流体的压力损失非常小，不考虑沿程壁面损失的话，压力损失几乎为零。这样大大提高了系统的工作效率。若考虑压缩机功率不变的情况下，相同的系统安装本发明的四通换向阀与现有技术的四通换向阀相比，该制冷系统的制冷能力可以达到现有技术的.倍左右，效率大大提高。

优选地，所述阀芯还设有拐角均小于180°的第一曲线流道和第二曲线流道，二者相互独立且交叉，所述阀芯处于第二工作位置时，所述高压管路、第一曲线流道和第二接管连通形成第一曲线通路，所述低压管路、第二曲线流道和第一接管连通形成第二曲线通路。

优选地，所述第一曲线通路、第二曲线通路的拐角均小于90°。

优选地，所述第一曲线流道和所述第二曲线流道向所述阀芯的轴线两侧凸出，且二者关于所述阀芯的轴线对称。

优选地，所述高压管路、所述低压管路、第一接管和第二接管四者的轴线均与所述阀体的轴线垂直且相交。

优选地，所述阀体的两端均设有端盖，两个所述端盖中的至少一者设有轴向销轴，所述阀芯设有轴向定位孔，所述销轴滑动配合连接于所述定位孔中。

优选地，所述销轴设于靠近所述第一直线流道和第二直线流道的端盖上，所述销轴和所述定位孔均与所述阀体偏心设置。

本发明还提供一种制冷系统，包括四通换向阀和驱动所述四通换向阀换向的先导阀，二者相互连接；所述四通换向阀采用如上所述的结构。

优选地，所述先导阀为电磁先导阀。

由于上述四通换向阀具有如上技术效果，因此，包括该四通换向阀的制冷系统也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1、图2分别为现有技术中一种四通换向阀的制冷状态图和制热状态图；

图3为本发明所提供四通换向阀的一种具体实施方式的结构示意图，同时示出制冷时的流体流向的状态图；

图4为图3所示四通换向阀的制热时的流体流向的状态图；

图5为图3中阀芯的结构示意图；

图6为图5的A-A向视图；

图7为图5的B-B向视图；

图8为图5所示阀芯的两个曲线通道的结构简图；

图9为本发明所提供四通换向阀的阀芯的两个曲线通道的另一种结构简图；

图10为本发明所提供制冷系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图11为本发明所提供四通换向阀与现有技术的四通换向阀的制冷能力对比图。

其中，图1、图2中：

阀体1′；高压管路D′；低压管路S′；第一接管C′；第二接管E′；阀芯2′；拖动架3′；滑碗31′；

图3至图10中：

阀体1；高压管路D；低压管路S；第一接管C；第二接管E；

阀芯2；第一直线流道21；第二直线流道22；第一曲线流道23；第二曲线流道24；定位孔25；

端盖3；销轴31。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种制冷系统及其四通换向阀，通过减小四通换向阀的阀芯和阀体的通路的弯折角度，减小了流体流动的压力损失，进而提高了系统的效率。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图3，图3为本发明所提供四通换向阀的一种具体实施方式的结构示意图，同时示出制冷时的流体流向的状态图。

在一种具体实施方式中，如图3所示，本发明提供一种四通换向阀，包括阀体1、阀芯2和端盖3，阀体1呈空心圆柱形状，用于安装阀芯2，阀芯2安装于阀体1内部，用于通过其位置的变化切换与阀体1各管路的接通或断开，端盖3设于阀体1的两端，起到限制阀芯2位置的作用。

该阀体1的一侧设置高压管路D、低压管路S，另一侧设置第一接管C和第二接管E；阀芯2设置第一直线流道21和第二直线流道22，阀芯2处于第一工作位置时，高压管路D、第一直线流道21和第一接管C连通形成第一直线通路，低压管路S、第二直线流道22和第二接管E连通形成第二直线通路；阀芯2处于第二工作位置时，高压管路D和第二接管E连通，低压管路S和第一接管C连通。

采用这种结构，阀芯2处于第一位置时，制冷剂在各管路之间的流向均未发生改变，因此流体的压力损失非常小，不考虑沿程壁面损失的话，压力损失几乎为零。这样大大提高了系统的工作效率。若考虑压缩机功率不变的情况下，相同的系统安装本发明的四通换向阀与现有技术的四通换向阀相比，通过仿真模拟分析该位置的系统能力，可以得到如图11所示的对比图，该图中上方斜线、下方斜线分别代表本发明四通换向阀、现有技术四通换向阀的系统能力曲线，由此可以看出，该制冷系统的制冷能力可以达到现有技术的2.5倍左右，效率大大提高。

需要说明的是，上述阀芯的第一工作位置可以为制冷状态时的工作位置，也可以为制热状态时的工作位置，可以通过合理设置管路的连接关系而选择。如果将上述第一工作位置设置为制冷位置，则该四通换向阀在制冷状态时的能效最高，因此，包括该四通换向阀的制冷系统在制冷状态时的能效也最高，因此该制冷系统在我国南方的使用时间将更长，这样的布置能够满足商家向不同地区销售时的需要。

另一种具体实施方式中，如图4和图5所示，图4为图3所示四通换向阀的制热时的流体流向的状态图，图5为图3中阀芯的结构示意图。上述阀芯2还设有拐角均小于180°的第一曲线流道23和第二曲线流道24，二者相互独立且交叉，当阀芯2处于第二工作位置（例如制热位置）时，高压管路D、第一曲线流道23和第二接管E连通形成第一曲线通路，低压管路S、第二曲线流道24和第一接管C连通形成第二曲线通路。

采用这种结构，制热状态时，流体经高压管路D向第二接管E流动、经第一接管C向低压管路S流动的过程中，如图4所示，由于第一曲线通道和第二曲线通道的拐角小于180°，且受到阀体1的结构限制，高压接管D到第一曲线流道23的拐角、第一曲线流道23到第二接管14的拐角也必然小于180°，相同地，第一接管13到第二曲线流道24的拐角、第二曲线流道24到低压接管S的拐角也必然小于180°。因此与现有技术中四通换向阀相比，上述四通换向阀在制热状态时，流体的流动转角也相应减小，因此也减小了压力损失，进一步提高了系统的效率。

需要说明的是，本文中各曲线通道的“拐角”具体指的是该通道的轴线的弯折角度，如图4中“θ”所示。

具体的方案中，上述第一曲线通路、第二曲线通路的拐角均小于90°。这样，进一步减小流体流动时的压力损失，提高系统效率。上述第一曲线流道23和第二曲线流道24的方向、形状可以有多种多样，只要二者相互独立、交叉且不发生干涉即可。转角越小，则流体的压力损失越小。

请参考图6至图8所示，图6为图5的A-A向视图，图7为图5的B-B向视图，图8为图5所示阀芯的两个曲线通道的结构简图。

如图5至图8所示，上述第一曲线流道23和第二曲线流道24均向阀芯2的轴线两侧凸出，且二者关于阀芯2的轴线对称。采用这种结构，使得阀芯2的结构对称，加工、制造程序简单方便。

可以想到，如图9所示，图9为图5本发明所提供四通换向阀的阀芯的两个曲线通道的另一种结构简图，上述第一曲线流道23和第二曲线流道24还可以均向阀芯2的轴线一侧凸出，其中一个曲线流道比另一个曲线流道的拐角大，以保证二者互不干涉。

还可以进一步限制上述阀体1各管路之间具体设置位置。

在另一种具体实施方式中，阀体1上的高压管路D、低压管路S、第一接管C和第二接管E四者的轴线均与阀体1的轴线垂直且相交。

采用这种结构，即各个管路均设置在阀体1的径向，也使得阀体1的结构对称、加工、制造过程简单。当然，上述各个管路并不仅限设于阀体1的径向，还可以将其设置在其他位置。

在另一种具体实施方式中，上述阀体1的两端均设有端盖3，两个端盖3中的至少一者设有轴向销轴31，阀芯2设有定位孔25，销轴31滑动配合连接于定位孔25中。

采用这种结构，在阀芯2左右往复运动、进行不同通路的切换时，上述销轴31与定位孔25能够起到对阀芯2的定位作用，避免阀芯2在往复运动中发生偏移，从而保证四通换向阀的工作稳定性。

具体的方案中，上述销轴31设于靠近第一直线流道21和第二直线流道22的端盖3上，销轴31和定位孔25均与阀体1偏心设置，以避免与第一直线流道21和第二直线流道22发生干涉。

当然，上述销轴31和定位孔25并不仅限设于上述位置，还可以将销轴31设于靠近第一曲线流道23和第二曲线流道24的端盖3上，对于第一曲线流道23和第二曲线流道24对称设置的阀芯2来说，阀芯2的轴向中心处并未设置曲线流道，因此可以将定位孔25和销轴31设置在阀芯2的轴线位置上。

本发明还提供一种制冷系统，包括四通换向阀和驱动四通换向阀换向的先导阀，二者相互连接；四通换向阀采用如上所述的结构。

由于上述四通换向阀具有如上的技术效果，因此，包括该四通换向阀的制冷系统也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

具体的方案中，上述先导阀可以为电磁先导阀，先导阀的高压管d、低压管s分别与四通换向阀的高压接管D、低压接管S连通，先导阀的两个接管（e，c）分别与四通换向阀的阀芯2两端与其端盖3形成的密封腔连通。

采用这种结构，通过电磁线圈实现先导阀的高压腔、低压腔的切换，进而切换四通换向阀的阀芯2两端的压力，驱动阀芯2往复运动，实现四通换向阀的通路切换。

当然，上述制冷系统对四通换向阀的阀芯2的驱动方式并不仅限这种方式，还可以采用其他方式驱动。

以上对本发明所提供的一种制冷系统及其四通换向阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种四通换向阀，包括阀体（1）和阀芯（2）；其特征在于，所述阀体（1）的一侧设置高压管路（D）、低压管路（S），另一侧设置第一接管（C）和第二接管（E）；

所述阀芯（2）设置第一直线流道（21）和第二直线流道（22），所述阀芯（2）处于第一工作位置时，所述高压管路（D）、第一直线流道（21）和第一接管（C）连通形成第一直线通路，所述低压管路（S）、第二直线流道（22）和第二接管（E）连通形成第二直线通路；

所述阀芯（2）处于第二工作位置时，所述高压管路（D）和第二接管（E）连通，所述低压管路（S）和第一接管（C）连通。

2.根据权利要求1所述的四通换向阀，其特征在于，所述阀芯（2）还设有拐角均小于180°的第一曲线流道（23）和第二曲线流道（24），二者相互独立且交叉，所述阀芯（2）处于第二工作位置时，所述高压管路（D）、第一曲线流道（23）和第二接管（E）连通形成第一曲线通路，所述低压管路（S）、第二曲线流道（24）和第一接管（C）连通形成第二曲线通路。

3.根据权利要求2所述的四通换向阀，其特征在于，所述第一曲线通路、第二曲线通路的拐角均小于90°。

4.根据权利要求3所述的四通换向阀，其特征在于，所述第一曲线流道（23）和所述第二曲线流道（24）向所述阀芯（2）的轴线两侧凸出，且二者关于所述阀芯（2）的轴线对称。

5.根据权利要求3所述的四通换向阀，其特征在于，所述高压管路（D）、所述低压管路（S）、第一接管（C）和第二接管（E）四者的轴线均与所述阀体（1）的轴线垂直且相交。

6.根据权利要求1-5任一项所述的四通换向阀，其特征在于，所述阀体（1）的两端均设有端盖（3），两个所述端盖（3）中的至少一者设有轴向销轴（31），所述阀芯（2）设有轴向定位孔（25），所述销轴（31）滑动配合连接于所述定位孔（25）中。

7.根据权利要求6所述的四通换向阀，其特征在于，所述销轴（31）设于靠近所述第一直线流道（21）和第二直线流道（22）的端盖（3）上，所述销轴（31）和所述定位孔（25）均与所述阀体（1）偏心设置。

8.一种制冷系统，包括四通换向阀和驱动所述四通换向阀换向的先导阀，二者相互连接；其特征在于，所述四通换向阀采用如权利要求1-7任一项所述的结构。

9.根据权利要求8所述的制冷系统，其特征在于，所述先导阀为电磁先导阀。