CN109916103B - 一种四通换向阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四通换向阀，包括：主阀以及导阀，所述导阀包括导阀体、静铁芯、动铁芯，所述动铁芯设置于所述导阀体的套筒内；电磁线圈，所述电磁线圈包括电磁线圈体、控制电路板、电流接入部件，所述电磁线圈体外套于所述套筒；所述控制电路板包括所述电磁线圈体的输入电流的调节模块，当所述电流接入部件起始通电时，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入起始电流(A1)；从起始通电开始经过设定的时间(T)后，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入稳态电流(A2)，所述起始电流(A1)大于所述稳态电流(A2)，本发明公开的四通换向阀可以节约能耗。
Description
技术领域
本发明属于流体控制技术领域，具体涉及一种四通换向阀。
背景技术
空调、压缩机、冷冻机、热水器等系统的制冷、制热的切换是通过电磁四通阀来完成的。
请参考图1，图1为背景技术中一种典型电磁四通阀的结构示意图。
如图1所示，电磁四通阀包括主阀10和导阀20；主阀10包括阀体11，阀体11具有与压缩机排气口连接的排气管D(即为高压区)，与压缩机吸气口连接的吸气管S(即为低压区)，与室内换热器30连接的蒸发管E以及与室外换热器40连接的冷凝管C；阀体11两端设有端盖12，内部固设有阀座13，还设有通过连杆14连为一体的滑块15和活塞16，阀座13接触并支撑滑块15，组成一对运动副，活塞16和阀体11组成一对运动副。
导阀20的小阀体固设有与主阀10的排气管D连接的毛细管d，即导阀20的内腔也为高压区；导阀20的小阀座具有三个阀口，并依左向右分别固设有与主阀10的左端盖、吸气管S、主阀10的右端盖连接的毛细管e、毛细管s、毛细管c；导阀20的小阀体右端固设有套管，套管外侧设有电磁线圈。
当制冷系统需要制冷时，电磁线圈不通电，导阀20内腔的芯铁带动滑碗左移，使毛细管e和毛细管s相通，毛细管c和毛细管d相通，从而主阀10的左腔为低压区，右腔为高压区，主阀10的左右腔之间形成压力差，将滑块15和活塞16推向左侧，使蒸发管E和吸气管S相通，排气管D与冷凝管C相通，此时，制冷系统内冷媒的流通路径为：压缩机4排气口→排气管D→阀体11阀腔→冷凝管C→室外换热器6→节流元件7→室内换热器5→蒸发管E→滑块15内腔→吸气管S→压缩机4吸气口，制冷系统处于制冷工作状态；
当制冷系统需要制热时，电磁线圈通电，导阀20内腔的芯铁克服回复弹簧的作用力带动滑碗右移，使毛细管c和毛细管s相通，毛细管e和毛细管d相通，从而主阀10的左腔为高压区，右腔为低压区，主阀10的左右腔之间形成压力差，将滑块15和活塞16推向右侧，使冷凝管C和吸气管S相通，排气管D与蒸发管E相通，此时，制冷系统内冷媒的流通路径为：压缩机排气口→排气管D→阀体11阀腔→蒸发管E→室内换热器5→节流元件7→室外换热器6→冷凝管C→滑块15内腔→吸气管S→压缩机4吸气口，制冷系统处于制热工作状态。
如上，通过导阀20和电磁线圈的共同作用可实现主阀10的换向，从而切换冷媒的流动方向，实现制冷系统制热工作状态和制冷工作状态的切换。
而目前制冷系统常用冷媒为R410A、R32、R134a、R404A等。为满足不同冷媒使用要求，对四通换向阀的驱动力要求较高，电磁线圈用于驱动导阀体的动铁芯并带动拖动架与滑碗克服压差力，来切换小阀座上的流道，而当切换完毕后，压力处于平衡状态，此时就不需要电磁线圈持续地保持该电磁力。
由此可知，四通换向阀为了能够克服压差力，必须增加电磁线圈的功率以提高电磁力。而四通换向阀在保持制冷或制热状态时，所需的电磁力大幅降低，可以减小线圈的功率。所以如何适应系统的环境，优化设计以节约能耗，为本领域技术人员提出了改善的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四通换向阀，在提供换向时的最低电磁力不变的前提下，降低电磁线圈的功耗，达到节约四通换向阀能耗的目的。
本发明给出的一种四通换向阀，包括：主阀以及导阀，所述导阀包括导阀体、静铁芯、动铁芯，所述动铁芯设置于所述导阀体的套筒内；电磁线圈，所述电磁线圈包括电磁线圈体、控制电路板、电流接入部件，所述电磁线圈体外套于所述套筒；所述控制电路板包括所述电磁线圈体的输入电流的调节模块；当所述电流接入部件起始通电时，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入起始电流；从起始通电开始经过设定的时间后，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入稳态电流，所述起始电流大于所述稳态电流。
同时，本发明还给出了一种电磁线圈，所述电磁线圈包括电磁线圈体、控制电路板、电流接入部件；所述控制电路板包括所述电磁线圈体的输入电流的调节模块；当所述电流接入部件起始通电时，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入起始电流；从起始通电开始经过设定的时间后，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入稳态电流，所述起始电流大于所述稳态电流。
本发明给出的四通换向阀和电磁线圈中，调节模块能在通电起始时，提供电磁线圈体一个相对高的电流，在经过设定的时间后，提供电磁线圈体一个相对低的稳定输入电流。使四通换向阀通电后产生一个较大的电磁力来驱动动铁芯由静止状态到发生吸合动作，在四通换向阀处于稳定状态时，产生一个较小的电磁力来保持动铁芯的吸合状态，避免了无效的功耗。
附图说明
图1：背景技术一种典型的四通换向阀结构示意图；
图2：本发明给出的一种四通换向阀结构的示意图；
图3：本发明给出的一种控制电路的功能模块的示意图；
图4：图3中功能模块实现的电磁线圈体输入电流的变化曲线图；
图5：本发明给出的另一种四通换向阀结构的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图2为本发明给出的一种四通换向阀结构的示意图，图3为本发明给出的一种控制电路的功能模块的示意图，图4为功能模块实现的电磁线圈体输入电流的变化曲线图。
如图2、图3及图4所示。四通换向阀包括导阀2以及主阀1。
导阀2包括导阀体24以及与导阀体24固定连接的套筒23，套筒23的另一端固定连接有静铁芯21，静铁芯21、套筒23、导阀体24围成了一个容纳腔体。在容纳腔体内，设置有可以沿着套筒23滑动的动铁芯22，动铁芯22固定连接有拖动架27，拖动架27带动滑碗25可在小阀座26上滑动，以改变毛细管(e、s、c)的导通关系。
在套筒23的外部，套设有电磁线圈，电磁线圈包括电磁线圈体31和控制电路板30及电流接入部件29。
电磁线圈体31外套于套筒23并通过螺钉28固定。当电磁线圈体31通入电流后，通过电磁作用，使动铁芯22与静铁芯21之间产生相互吸引的电磁力，使动铁芯22克服回复弹簧的作用力向静铁芯21滑动吸合，使拖动架27带动滑碗25向图2所示的右侧滑动，使毛细管s与毛细管c导通；当电磁线圈体31断电后，在回复弹簧的作用力下，使动铁芯22离开静铁芯21滑动，使拖动架27带动滑碗25向图2所示的左侧滑动，使毛细管e与毛细管s导通。
在本实施例中，控制电路板30通过包封体32与电磁线圈体31固定。当然也可以采用其他安装方式，如通过扣接或螺钉等安装方式。
控制电路板30包括电磁线圈体31的输入电流的调节模块32和电流接入部件29的输入电流的整流模块33(“电磁线圈体31的输入电流”即为从控制电路板30向电磁线圈体31提供的电流；“电流接入部件29”即为四通换向阀从外部接入的电流)。
在本实施例中，电流接入部件29具体为线束29，通过线束29向四通换向阀产品提供外部电流，当然也可以采用接插件等方式。
调节模块32包括电磁线圈体31的稳态电流(A2)的稳流控制电路321和稳态电流(A2)的调节电路322。
具体控制电路板30各模块及电路的工作过程说明如下：
1、当外部通过线束29向四通换向阀产品提供电流时(即通电时)，电流接入控制电路板30。如外部电流为交流电形式，可以首先通过整流模块33转换成直流电压，如为直流电压形式则不受影响；
2、调节模块32可以在通电时，使电磁线圈体31所得到一个相对较高的起始输入电流(A1)。在经过设定的时间T后，使电磁线圈体31所得到一个相对较低的稳态电流(A2)。调节模块32的作用还可以根据不同的铁芯吸合特性，设定电流值从起始输入电流(A1)衰减到稳态电流(A2)的时间(T)。
3、进一步，在调节模块32的稳态电流(A2)的调节电路322的作用，根据四通换向阀使用环境的不同，预测四通换向阀在稳定状态，保持动铁芯的吸合所需要的电流值(A2)，通过预先在电路中选用不同的元件(如电阻)来达到，可以使电磁线圈作为产品实现系列化，组织制造的流程简化；
4、进一步，在调节模块32的稳态电流(A2)的稳流控制电路321的作用，相当于通过一个开关电路，来控制前置电路对电磁线圈31供电的通/断，并通过接通和断开的时间的比例和间隔来维持线圈电流的稳定性。具体地，一旦线圈电流太小，就会触发开关打开，前置电路与电磁线圈体接通，电流上升，同时前置电路也给稳流控制电路321中的储能元件充电；当电磁线圈体31电流过大时，开关关闭，前置电路与电磁线圈体31断开，这时储能元件向电磁线圈体31供电，电流逐步减小。这样反复开关刷新将电磁线圈体31的电流维持在一个基本稳定的状态上，所以本发明中提出的“稳态电流”是与电流波动较大相比的相对概念，以保持电流的较小波动，不影响动铁芯的吸合。
通过上述技术方案的优化，设置控制电路板30，使四通换向阀在起始通电时，电磁线圈体31具有较高的输入起始电流A1；当经过设定的时间T后，电磁线圈体31具有较低的稳态电流A2。使得电磁线圈适用电压范围很宽(如AC100V-240V，50/60Hz)，且交流和直流通用。可以有效减少电磁线圈的种类及规格，实现设计系列化，方便生产管理，降低管理成本。
考虑到四通换向阀中的动铁芯驱动要求，在四通换向阀发挥既有功用前提下又有效节能，一种优选的技术方案，当线束起始通电时，控制电路板30向电磁线圈体31输入起始电流A1，起始电流A1逐步衰减至稳态电流A2，起始电流A1大于稳态电流A2的2倍(即A1/A2＞2)。
考虑到四通换向阀中的动铁芯驱动要求，在四通换向阀发挥既有功用前提下又有效节能，一种优选的技术方案，起始电流A1逐步衰减至稳态电流A2，起始电流A1衰减至稳态电流A2的时间不超过0.2秒(即T≤0.2秒)。
图5为本发明给出的另一种四通换向阀结构的示意图。
如图5所示，与前述方案不同之处在于，控制电路板30通过包封体32与电磁线圈体31固定，控制电路板30与电磁线圈体31之间设置有空气隔离区50，这样的设计可避免电磁线圈体31发热后，将热量传到控制电路板30，以提高控制电路板30的可靠性。
上述两个实施例所记载的四通换向阀，其导阀和主阀内部的工作过程均与背景技术所描述的一致，在此不再一一赘述。
以上仅是为能更好地阐述本发明的技术方案所列举的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，所有这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种四通换向阀，包括：
主阀以及导阀，所述导阀包括导阀体、静铁芯、动铁芯，所述动铁芯设置于所述导阀体的套筒内；
电磁线圈，所述电磁线圈包括电磁线圈体、控制电路板、电流接入部件，所述电磁线圈体外套于所述套筒；所述控制电路板包括所述电磁线圈体的输入电流的调节模块，
当所述电流接入部件起始通电时，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入起始电流(A1)；从起始通电开始经过设定的时间(T)后，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入稳态电流(A2)，所述起始电流(A1)大于所述稳态电流(A2)；
所述调节模块还包括所述稳态电流(A2)的稳流控制电路和所述稳态电流(A2)的调节电路，所述调节电路用于预测稳态电流(A2)的大小，并预先在电路中选用不同的元件；所述稳流控制电路包括储能元件，所述稳流控制电路通过开关电路控制前置电路对电磁线圈的通/断，并通过接通和断开的时间的比例和间隔来维持线圈电流的稳定性。
2.如权利要求1所述的四通换向阀，其特征在于，所述控制电路板还包括整流模块。
3.如权利要求1所述的四通换向阀，其特征在于，当所述电流接入部件起始通电时，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入起始电流(A1)，所述起始电流(A1)逐步衰减至稳态电流(A2)，所述起始电流(A1)大于所述稳态电流(A2)的2倍。
4.如权利要求1所述的四通换向阀，其特征在于，当所述电流接入部件起始通电时，所述控制电路板向所述电磁线圈体输入起始电流(A1)，所述起始电流(A1)逐步衰减至稳态电流(A2)，所述起始电流(A1)衰减至稳态电流(A2)的时间(T)不超过0.2秒。
5.如权利要求1-4任一项所述的四通换向阀，其特征在于，所述电磁线圈还包括包封体，所述控制电路板通过所述包封体与所述电磁线圈体固定。
6.如权利要求5所述的四通换向阀，其特征在于，所述控制电路板与所述电磁线圈体之间设置有空气隔离区。
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