CN111076447A - 四通阀机构和空调器及调控方法 - Google Patents

四通阀机构和空调器及调控方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种四通阀机构和空调器及调控方法。该四通阀机构包括四通阀阀体，所述四通阀阀体上设有第一接口和第二接口，与所述第一接口连通的流体压力大于与所述第二接口连通的流体压力；旁通管，一端与所述第一接口连通，另一端与所述第二接口连通；调节器，所述调节器设在所述旁通管上，控制所述旁通管的导通和断开。在四通阀阀体设置旁通管，通过控制旁通管的通断，来避免四通阀内液击和串气现象发生。

Description

四通阀机构和空调器及调控方法
技术领域
本申请属于空调器技术领域，具体涉及一种四通阀机构和空调器及调控方法。
背景技术
电磁四通换向阀——四通阀，是热泵型空调器的重要部件，其主要作用是利用阀芯和阀体间的相对运动，改变制冷剂流动方向，从而使热泵型空调器实现制冷模式与制热模式间的切换，并实现制热除霜功能，满足用户对机组制热量的需求。
四通阀作为热泵型空调器中的重要功能部件，若其出现故障，将导致空调器的重要功能失效，不仅使维修操作难度和维修成本增加，且无法满足用户的使用需求，降低用户使用满意度，增加投诉的风险。因此提高四通阀换向的可靠性，降低起售后故障率，对提高维修成本和用户使用满意度具有十分重要的意义。
据统计分析，目前四通阀失效的现象主要有两种：
1、四通阀液击：分体式热泵空调器的室外机或整体式热泵空调器长时间静置或处于低温环境时，导致压缩机排气管内的冷媒被冷却至液态，四通阀管路容易积液，造成压缩机排气口到四通阀阀体内充满大量的液态制冷剂，由于液体几乎是不可压缩的，当四通阀在换向过程中，且系统内压缩机的排气口到四通阀阀体的液态制冷剂的压力会急剧升高，导致四通阀阀体受到液压冲击而损坏。
2、四通阀串气：四通阀的换向主要体现四通阀内部的滑块移动，滑块移动的过程中必然存在四通阀串气，如图1所示。这与四通阀换向过程的高低压差和滑块两端的长度有关，会导致四通阀换向过程中高低压差平衡，无法克服滑块的滑动阻力，进而卡在四通阀中间位置，无法有效实现制冷、制热功能。在相同压差条件下，若滑块两端的长度偏短会加大四通阀换向的串气量，导致滑块卡在某一位置，无法正常换向；若滑块两端的长度偏长会使得串气量偏下，尤其当高压偏高的情况下，无法有效进行泄压，增大四通阀液击的风险，定频机现象更严重。
因此四通阀串气和液击虽是两种故障现象，但又密不可分，研究解决这两种故障变得尤为重要。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种四通阀机构和空调器及调控方法，能够防止四通阀中液击和串气发生。
为了解决上述问题，本申请提供一种四通阀机构，包括：
四通阀阀体，所述四通阀阀体上设有第一接口和第二接口，与所述第一接口连通的流体压力大于与所述第二接口连通的流体压力；
旁通管，一端与所述第一接口连通，另一端与所述第二接口连通；
调节器，所述调节器设在所述旁通管上，控制所述旁通管的导通和断开。
优选地，所述调节器包括电子膨胀阀。
优选地，所述调节器包括毛细管和电磁阀。
根据本申请的另一方面，提供了一种如上所述四通阀机构的控制方法，所述控制方法包括：
所述第一接口内的流体压力大于第一预设压力时，调控所述调节器使得所述旁通管内流体导通；和/或，所述第一接口内与所述第二接口内的流体压力差大于第二预设压力时，调控所述调节器使得所述旁通管内流体导通。
根据本申请的再一方面，提供了一种空调系统，包括如上所述的四通阀机构。
优选地，所述空调系统包括有压缩机，所述压缩机的出口与所述第一接口连通，入口与所述第二接口连通。
优选地，所述压缩机出口和入口的连通管路上都设有压力计，用于检测所述压缩机的排气压力和吸气压力。
根据本申请的第三方面，提供了一种如上所述的空调系统的控制方法，所述控制方法包括：
开启压缩机，检测压缩机的排气压力；
在排气压力大于第一预设压力时，调控调节器使得旁通管导通。
优选地，所述旁通管导通的开度与所述排气压力与所述第一预设压力的差值成正比。
优选地，所述控制方法还包括：
开启压缩机，同步检测压缩机的排气压力和吸气压力；
计算排气压力和吸气压力的压力差，在压力差大于第二预设压力时，调控调节器使得旁通管导通。
优选地，所述旁通管导通的流量与所述压力差成正比。
本申请提供的一种四通阀机构，包括：四通阀阀体，所述四通阀阀体上设有第一接口和第二接口，与所述第一接口连通的流体压力大于与所述第二接口连通的流体压力；旁通管，一端与所述第一接口连通，另一端与所述第二接口连通；调节器，所述调节器设在所述旁通管上，控制所述旁通管的导通和断开。在四通阀阀体设置旁通管，通过控制旁通管的通断，来避免四通阀内液击和串气现象发生。
附图说明
图1为传统四通阀的内部结构示意图；
图2为本申请实施例的四通阀机构的结构示意图；
图3为本申请实施例的空调系统的制热工况示意图；
图4为本申请实施例的空调系统的制冷工况的示意图。
附图标记表示为：
1、四通阀阀体；11、高压管段；12、低压管段；2、旁通管；3、调节器；4、压缩机；41、出口压力计；42、入口压力计；5、室外机组；6、室内机组；7、气液分离器；8、冷凝器；9、节流装置；10、蒸发器。
具体实施方式
结合参见图2至图4所示，根据本申请的实施例，一种四通阀机构，包括：四通阀阀体1，所述四通阀阀体1上设有第一接口和第二接口，与所述第一接口连通的流体压力大于与所述第二接口连通的流体压力；旁通管2，一端与所述第一接口连通，另一端与所述第二接口连通；调节器3，所述调节器3设在所述旁通管2上，控制所述旁通管2的导通和断开。
基于图1所示的四通阀内部结构，在四通阀阀体1上设有两个带有压力差的第一接口和第二接口，这样会造成四通阀阀体1内的阀芯移动存在困难，尤其是在四通阀阀体1内带有液体时，阀芯移动会产生液击现象；因此在四通阀阀体1外设置旁通管2，旁通管2两端与第一接口和第二接口连通，在导通旁通管2时，能减少两个接口处四通阀阀体1内的压力差，方便移动四通阀阀体1内的阀芯，且减少换向时产生液击的问题发生。
其中在旁通管2上设置调节器3，用来控制旁通管2的通断，调节器3的具体结构可为电子膨胀阀，或为毛细管和电磁阀，通过自动控制来完成旁通管2上的通断。
对上述四通阀机构的控制方法，可包括两种途径：
1.在第一接口内的流体压力大于第一预设压力时，调控旁通管2导通；这样能减小第一接口内的流体压力。其中第一预设压力是指在四通阀换向时产生液击现象的内部压力，在旁通管2导通时，第一接口内的流体由旁通管2导走，进而降低了四通阀内部的流体压力，使阀芯收到的液压冲击力减小，减小了四通阀换向出现液击的风险。
2.在第一接口内的流体压力与第二接口的流体压力之间的压力差大于第二预设压力时，调控旁通管2导通；这个第二预设压力是阀芯移动所受摩擦力最大值时所承受的压力，在压力差大于第二预设压力时，阀芯无法移动；这样在减小压力差能降低四通阀换向过程中，阀芯所受力的两端串气量的速度，以及减小施加在四通阀内部阀芯上的压力，相对减小了作用到阀芯上的压力，从而减小了阀芯移动的摩擦力，以保证四通阀换向成功。
根据本申请的实施例，一种空调系统，包括如上所述的四通阀机构。
在一些实施例中，空调系统包括有压缩机4，压缩机4的出口与第一接口连通，入口与第二接口连通。
将空调系统中压缩机4的出入口，分别与四通阀机构的第一接口和第二接口对应连通，确保第一接口与第二接口的压力差存在。如图3或4所示，第一接口连通的为高压管段11，第二接口连通的为低压管段12；阀芯在四通阀阀体1内的移动实现换向，最终完成空调系统的制冷工况和制热工况的切换。
在一些实施例中，压缩机4出口和入口的连通管路上都设有压力计，用于检测压缩机4的排气压力和吸气压力。
在压缩机4的出入口的连通管路上设置压力计，如出口压力计41和入口压力计42，方便计算两者的压力差，实现自动控制调节器3的动作及旁通管2的通断。
根据本申请的第三方面，一种如上所述的空调系统的控制方法，所述控制方法包括：
开启压缩机4，检测压缩机4的排气压力；
在排气压力大于第一预设压力时，调控调节器3使得旁通管2导通。
在一些实施例中，旁通管2导通的开度与所述排气压力与所述第一预设压力的差值成正比。
在四通阀高压管段11和低压管段12间增加旁通管2和电子膨胀阀，在四通阀换向过程中(如低温放置或低温开机运行时)可开启电子膨胀阀，并自动调整电子膨胀阀开度和时间，来实验降低压缩机4排气管进入四通阀高压管段11的压力，避免四通阀在换向过程中，由于高压液体冲击力过大，导致四通阀内阀芯被打坏，降低四通阀液击的风险，有效保证四通阀换向的可靠性，提高四通阀使用寿命。
在一些实施例中，控制方法还包括：
开启压缩机4，同步检测压缩机4的排气压力和吸气压力；
计算排气压力和吸气压力的压力差，在压力差大于第二预设压力时，调控调节器3使得旁通管2导通。
优选地，旁通管2导通的流量与所述压力差成正比。
四通阀在实现制热尤其化霜功能时，通过根据空调器检测的压力及对高低压差的需求，来自动控制四通阀增加旁路的电子膨胀阀开度和时间，有效保证四通阀在换向过程中的串气量，进而避免四通阀因串气而卡死的现象，提高四通阀换向成功，提高用户使用满意度。
上述空调系统，具体包括以下两个方面：
1、如图3所示，该空调系统包括室外机组5和室内机组6，热泵空调器上电，接收到开机运行指令一段时间后，压缩机4开启，同步可检测压缩机4排气压力和吸气压力，此时可通过空调器控制主板给四通阀上的电子膨胀阀发送开启指令，在热泵空调器压缩机4开启至四通阀换向时，可根据检测到的排气压力调节电子膨胀阀的开度、及其维持的时间，调节来自压缩机4排气管进入四通阀的液态制冷剂的流量和压力。
当排气压力过高时，可调大电子膨胀阀开度，使得增大由高压管段11进入旁通管2经过电子膨胀阀节流后的制冷剂流量，然后进入低压管段12混合，进而降低由高压管段11进入四通阀内部液态制冷剂的流量和压力，使四通阀内部的阀芯受到的液压冲击力减小，减小四通阀换向出现液击的风险，保证四通阀可正常换向，提高四通阀换向可靠性。然后经低压管段12混合后的制冷剂再进入空调器吸气管，继续正常系统循环。
2、如图4所示，该空调机组还包括气液分离器7、冷凝器8和蒸发器10；当热泵空调器制热运行后准备进入化霜，当四通阀收到空调器主板发送的换向信号时，同时检测空调器压缩机4的吸气压力和排气压力(计算出其压差)，并四通阀上电子膨胀阀会同步收到动作指令，四通阀上的电子膨胀阀根据检测出的高、低压差，来控制电子膨胀阀的开度及维持时间，来调节四通阀换向过程中的串气量。
当四通阀换向前的压差过大，可调大电子膨胀阀开度增大高压管段11旁通管2路的流量，将此部分流量进入低压管段12混合，进而降低四通阀换向时的高、低压差，降低四通阀换向过程中，阀芯两端制冷剂串气量的速度，以及减小施加在四通阀内部滑块的压力，减小了阀芯移动时的摩擦力，以保证四通阀换向成功。然后经低压管段12混合后的制冷剂再进入空调器吸气管，继续正常系统循环。
当四通阀换向前的压差过小，可调小电子膨胀阀开度增大高压管段11旁通管2路的流量，将此部分流量进入低压管段12混合，进而提高四通阀换向时的高、低压差，提高四通阀换向过程的流量，避免因进入四通阀的制冷剂流量过小，再加上阀芯移动过程中两端存在制冷剂串气问题，而出现阀芯两端制冷剂经泄露串气后不能克服阀芯移动时的摩擦力而卡住，导致四通阀换向失败的现象。然后经低压管段12混合后的制冷剂再进入空调器吸气管，继续正常系统循环。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各实施方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种四通阀机构，其特征在于，包括：
四通阀阀体(1)，所述四通阀阀体(1)上设有第一接口和第二接口，与所述第一接口连通的流体压力大于与所述第二接口连通的流体压力；
旁通管(2)，一端与所述第一接口连通，另一端与所述第二接口连通；
调节器(3)，所述调节器(3)设在所述旁通管(2)上，控制所述旁通管(2)的导通和断开。
2.根据权利要求1所述的四通阀机构，其特征在于，所述调节器(3)包括电子膨胀阀。
3.根据权利要求1所述的四通阀机构，其特征在于，所述调节器(3)包括毛细管和电磁阀。
4.一种如权利要求1-3任一所述四通阀机构的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
所述第一接口内的流体压力大于第一预设压力时，调控所述调节器(3)使得所述旁通管(2)内流体导通；和/或，所述第一接口内与所述第二接口内的流体压力差大于第二预设压力时，调控所述调节器(3)使得所述旁通管(2)内流体导通。
5.一种空调系统，其特征在于，包括如权利要求1-3任一所述的四通阀机构。
6.根据权利要求5所述的空调系统，其特征在于，所述空调系统包括有压缩机(4)，所述压缩机(4)的出口与所述第一接口连通，入口与所述第二接口连通。
7.根据权利要求6所述的空调系统，其特征在于，所述压缩机(4)出口和入口的连通管路上都设有压力计，用于检测所述压缩机(4)的排气压力和吸气压力。
8.一种如权利要求5-7任一所述的空调系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
开启压缩机(4)，检测压缩机(4)的排气压力；
在排气压力大于第一预设压力时，调控调节器(3)使得旁通管(2)导通。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述旁通管(2)导通的开度与所述排气压力与所述第一预设压力的差值成正比。
10.根据权利要求8或9所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
开启压缩机(4)，同步检测压缩机(4)的排气压力和吸气压力；
计算排气压力和吸气压力的压力差，在压力差大于第二预设压力时，调控调节器(3)使得旁通管(2)导通。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述旁通管(2)导通的流量与所述压力差成正比。
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