CN205841856U - 一种高效四通阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效四通阀，包括一四通换向阀和一先导阀，四通换向阀包括一阀座，阀座内部具有一腔室，在腔室中滑动设置有一阀芯，阀芯在腔室中具有两个停留位置，先导阀作用在阀芯上，以驱使阀芯在腔室内滑动；阀座上间隔设置有四个连接管，腔室内部通过该四个连接管与外界连通。阀座为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀座，阀芯为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀芯。本实用新型结构简单、可靠性好，在连接管和主阀之间增加隔热桥，通过本换向阀自身结构和隔热桥的设置，有效降低了冷媒在换向阀处因热传递而产生的能效损耗，大大提高了空调的能效比。

Description

一种高效四通阀

技术领域

本实用新型属于空调领域，具体涉及一种高效四通阀，主要应用于冷热两用空调中。

背景技术

众所周知，目前冷热两用空调最不可或缺的就是四通阀，通过改变制冷剂的流动通道改变制冷剂流向，从而转换空调冷凝器和蒸发器的功用以实现空调的制冷和制热切换。

虽然，现有的四通阀结构简单、工艺容易实现，且的确能实现空调制冷和制热的自由切换，但是四通阀的存在同样会导致空调系统的性能损失，该性能损失包括高压侧制冷剂向低压侧的内部泄漏损失、不规则流道产生的流动高压高温侧向低压低温侧及环境的传热损失三部分。其中，传热损失占四通阀总损失分量最大，据发明人统计，采用现有四通阀作为冷热切换阀的时候，在制热状态下，压缩机排出的高温高压冷媒（88℃）在经过四通阀后（76℃），冷媒降低了12℃，此时，系统相当于在四通阀处温度下降了13.64％，这样会导致制热量下降；而在制冷状态下，蒸发器排出的低温低压冷媒（大约9℃）在经过四通阀后（大约16℃），冷媒升高了7℃，此时，系统相当于在四通阀处温度上升了77.8%，这样会导致制冷量下降。

这是因为现有的四通阀通常采用金属材质的换向阀，而四通阀与空调的铜管连接紧凑、有交汇点，容易产生热传递，且温差越大、热传递越快。但是也不能简单地将四通阀改成塑料材质，这是因为通常的四通阀在工作状态下需要承受28kg压力，并且塑料的四通阀与空调的铜管之间不容易实现焊接。

鉴于此，提供一种冷暖空调隔热型四通阀是本发明所要研究的课题。

发明内容

本实用新型提供一种高效四通阀，其目的在于解决现有技术的四通阀由于热量泄漏所导致空调系统的性能损失等的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高效四通阀，包括一四通换向阀和一先导阀，该四通换向阀具有一阀座，阀座内部具有一腔室，在腔室中滑动设置有一阀芯，阀芯在腔室内具有两个停留位置，即制冷位置和制热位置，所述阀座上连接有四个连接管，四个连接管分别与阀座内部的腔室连通，所述先导阀作用在所述阀芯上，以驱使阀芯在制冷位置和制热位置之间切换，在制冷位置上四个连接管中两两连通，在制热位置上四个连接管中两两交换连通；

所述四个连接管在阀座上所设的位置相隔，使得这四个连接管在空间中形成非接触布置，所述阀座为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀座，该隔热型阀座在四个连接管相互之间形成隔热桥，该隔热桥切断所述四个连接管彼此之间的热传递路径；

所述阀芯为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀芯，该阀芯将阀座内的腔室隔离成两条相互隔热的内部交换通道。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述的阀座外部还包裹有一金属壳体，所述四个连接管与所述金属壳体之间呈非接触布置。

2、上述方案中，所述连接管上设有环形凹槽或者环形凸筋，对应所述阀座上设有环形凸筋或者环形凹槽，所述连接管与所述阀座通过环形凹槽与环形凸筋的配合实现固定连接。

3、上述方案中，所述的阀座和阀芯的导热系数设置成小于或者等于1瓦/米•度，比如采用尼龙（PA）、聚四氟乙烯、胶木、电木、聚氯乙烯（PVC）、聚醚醚酮（PEEK）、聚苯并咪唑（PBI）、ABS塑料等等，均是可行的。

4、上述方案中，第一连接管用来接空调压缩机排气口，第三连接管用来接空调压缩机吸气口，第二连接管用来接冷凝器，第四连接管用来接蒸发器，事实上，在生产过程中，本领域的技术人员根据需要调换各连接管与压缩机、冷凝器以及蒸发器的连接关系，同时相应地，调换先导阀的各先导管与四通阀的各连接管之间的连接关系。

本实用新型的工作原理及优点如下：本实用新型将四个连接管在阀座上所设的位置相隔，使得这四个连接管在空间中形成非接触布置；阀座为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型，使得四个连接管彼此之间形成隔热桥，该处隔热桥将连接管彼此之间的热传递路径阻断；阀芯为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀芯，该阀芯将阀座内的腔室隔离成两条相互隔热的内部交换通道。本实用新型结构简单、可靠性好，能够阻止热量损失，从而有效降低了冷媒在传统四通阀处因热传递而产生的能效损耗，提高了制冷量或制热量，提高了空调的能效比。

能效比是在额定工况和规定条件下，空调进行制冷运行时实际制冷量与实际输入功率之比。这是一个综合性指标，反映了单位输入功率在空调运行过程中转换成的制冷量。空调能效比越大，在制冷量相等时节省的电能就越多。提高能效比通常有以下两条路径：（一）提高压缩机效率，要提高压缩机效率由于受到目前压缩机设计制造水平的限制，暂时不会有较大突破；（二）本行业内常用的手段是通过增加冷凝器和换热器的换热面积来提高能效比，但是这往往需要付出资源消耗和增加成本的代价，比如在现在铜铝材处在低价位的前提下，以制冷量为3500W的空调为例，每提高一个等级（0.2能效比）的能效需要增加有色金属材料的消耗2.5公斤左右，合计人民币约100元左右，由于市场竞争激烈，空调厂商为了维持价格优势，鲜少制造高能效比的空调。

按照GB12021.3-2010《房间空气调节器能效限定值及能效等级》标准，现有的分体式空调，在制冷量小于或等于4500W的条件下，通常能效比3.2-3.6（3.2是三级能效比，3.4是二级能效比，3.6是一级能效比），如果要提高0.1个能效比，都需要付出很大的代价。

为例体现本实用新型的创造性，在此将本实用新型的冷暖空调隔热型四通阀替代现有四通阀应用在分体式空调器上，并按国家标准（GB/T7725-2004）进行能效比同比实验，实际测得实验数据见下表：

从上表实验数据中可以看出：（一）在制冷状态下，空调采用原有四通阀所测得的空调制冷量为3425W，而空调采用本实用新型四通阀所测得的制冷量为3609W，制冷量增加了184W；空调采用原有四通阀所测得的功耗为1092W, 而空调采用本实用新型四通阀所测得的能耗为1084W，能耗降低了8W；空调采用原有四通阀所测得的能效比EER为3.13，而空调采用本实用新型四通阀所测得的能效比EER为3.33，能效比增加了0.2，节能效率提高了6.39%；（二）在制热状态下，空调采用原有四通阀所测得的制热量为3800W，而空调采用本实用新型四通阀所测得的空调制热量为4009W，制热量增加了209W，空调采用原有四通阀所测得的能耗为1166W，而空调采用本实用新型四通阀所测得的能耗为1162W，能耗降低了4W；空调采用原有四通阀所测得的能效比COP为3.25，而空调采用本实用新型四通阀所测得的能效比COP为3.45，能效比增加了0.2，节能效率提高了6.15%。然而，采用本实用新型的四通阀和原有四通阀相比，在批量生产的前提下，成本几乎相同。

由此可见，两者相比，在并未付出多少经济代价的前提下，获得了一个能效等级的提升，而本行业沿用原有的四通阀至少有15年以上的历史，却从未对此做过任何改进，使用本实用新型的四通阀，取得这样的效果对于本领域技术人员来说是意料不到的，因此本实用新型的四通阀具有突出的实质性特点和显著的技术进步，充分体现了创造性。

从节能减排和社会效应来看，假设，以2015年空调行业销售量4650万台空调为例，平均按1.5匹（3500W制冷量）的空调来算，工作100天，每天工作10小时，节约用电31.4亿度（千瓦时），以每度电0.5元计算，折合人民币为15.698亿元。假设，在采用传统四通阀的基础上，要通过加大蒸发器和冷凝器的方式来提高一个能效等级（0.2），以每台空调增加有色金属2.5公斤计算，需要消耗有色金属11.625万吨。

另外，在高温制冷（在国家标准GB/T7725-2004所规定的T3工况）时，由于采用了本实用新型的四通阀，使得空调的吸排气温度都明显低于原有吸排气温度，可以有效地避免压缩机保护性停机。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

附图1为本实用新型实施例1中四通换向阀制冷状态的剖视图；

附图2为本实用新型实施例1中四通换向阀制热状态的剖视图；

附图3为本实用新型实施例1中制冷状态时先导阀的剖视图；

附图4为本实用新型实施例1中制冷状态时先导阀的剖视图。

以上附图中：1、壳体；10、第一气室；11、第二气室；2、阀座；3、阀芯；30、凹槽；4、气缸；5、第一连接管；50、第一通气口；6、第二连接管；7、第三连接管；70、第二通气口；8、第四连接管；A、第一端口；B、第二端口、9、先导阀；90、第一先导管；91、第二先导管；92、第三先导管；93、第四先导管；94、铁芯；95、线圈；96、复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例1：一种高效四通阀

参见附图1-4，所述四通阀包括一四通换向阀和一先导阀9，所述四通换向阀包括一阀座2，该阀座2内部具有一腔室。在腔室中滑动设置有一阀芯3，阀芯3在腔室中具有两个停留位置，即制热位置和制冷位置；所述阀座2上连接有四个连接管，该四个连接管固定在所述阀座2上，四个连接管分别与阀座2内部的腔室连通，四个连接管在阀座2上所设的位置相隔，使得这四个连接管在空间中形成非接触布置。所述先导阀9作用在阀芯3上，以驱使阀芯3在制冷位置和制热位置之间切换，在制冷位置上四个连接管中两两连通，在制热位置上四个连接管中两两交换连通。本实施例中，该四个连接管分别为第一连接管5、第二连接管6、第三连接管7以及第四连接管8，第一连接管5连接压缩机排气口，第二连接管6连接蒸发器，第三连接管7连接压缩机吸气口，第四连接管8连接冷凝器。

所述第一连接管5、第二连接管6、第三连接管7以及第四连接管8上均设有环形凹槽，对应所述阀座2上设有环形凸筋，该四个连接管与阀座2通过环形凹槽与环形凸筋的配合实现固定连接。

所述密闭腔体内部具有一气缸，阀芯3设在气缸4上，在阀芯3朝向三个通孔的一侧面上设有一凹槽30，所述阀芯3滑动设置在密封腔体轴向上，将密闭腔室分隔成第一气室10和第二气室11。本实施例中，所述先导阀9包括一先导阀体、一先导阀芯、第一先导管90、第二先导管91、第三先导管92、第四先导管93、铁芯94、线圈95以及复位弹簧96。其中第一先导管90连接第一连接管5上的第一通气口50，第二先导管91连接第二端口B，第三先导管92连接第三连接管7上的第二通气口70，第四先导管93连接蒸发器。

参见附图1、3，在制冷状态下，线圈95不通电的时候,复位弹簧96复位，铁芯94位于下方，压缩机启动后，第一先导管90和第四先导管12连通，此时，第一先导管90、第四先导管93以及第一端口A导通，此时，四通换向阀中的第二气室11中是高压气体，同时第二通气口70、第三先导管92、第二先导管91、以及第二端口B导通，此时，四通换向阀中的第一气室10中是相对较低压的气体，于是，四通换向阀的第一气室10与第二气室11间形成压力差，推动阀芯3向下运动，从而使得第二连接管6和第三连接管7导通，第一连接管5和第四连接管8导通，完成整个制冷切换。

所述阀座2为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀座，该隔热型阀座在四个连接管相互之间形成隔热桥，该隔热桥切断所述四个连接管彼此之间的热传递路径。

所述阀芯3为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀芯，该阀芯3将阀座2内的腔室隔离成两条相互隔热的内部交换通道。本实施例中，阀座2采用尼龙66制成的隔热型阀座，阀芯3采用尼龙66制成的隔热型阀芯，能够有效起到隔热效果。

参见附图2、4，在制热状态下，线圈95通电的时候，复位弹簧96产生吸力，使得铁芯94向上运动，带动辅滑芯向上运动，第一先导管90和第二先导管91以及第二端口B导通，四通换向阀第一气室10中是高压气体，同时第二通气口70、第三先导管92、第四先导管93以及第一通气口A导通，四通阀第二气室11内形成低压，推动中间阀芯3向上运动，使得第一连接管5和第二连接管6导通，第三连接管7和第四连接管8导通，电磁铁线圈95保持通电状态，完成整个制热切换。

为了提高四通换向阀的承压性，在所述阀座2外部还包裹有一金属壳体1。

本实施例将四个连接管在阀座2上所设的位置相隔，使得这四个连接管在空间中形成非接触布置；阀座2为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型，使得四个连接管彼此之间形成隔热桥，该处隔热桥将连接管彼此之间的热传递路径阻断；阀芯3为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀芯，该阀芯3将阀座2内的腔室隔离成两条相互隔热的内部交换通道。本实用新型结构简单、可靠性好，能够阻止热量损失，从而有效降低了冷媒在传统四通阀处因热传递而产生的能效损耗，提高了制冷量或制热量，提高了空调的能效比。

针对上述实施例，本发明可能产生的变化描述如下：

1、以上实施例中，所述的阀座2和阀芯3的导热系数设置成小于或者等于1瓦/米•度，均采用尼龙66制成阀座和阀芯，事实上，阀座2和阀芯3还可以采用导热系数设置成小于或者等于1瓦/米•度的其它材料制成，比如采用聚四氟乙烯、胶木、电木、聚氯乙烯（PVC）、聚醚醚酮（PEEK）、聚苯并咪唑（PBI）、ABS塑料等等，均是可行的。

2、以上实施例中，第一连接管5用来接空调压缩机排气口，第三连接管7用来接空调压缩机吸气口，第二连接管6用来接冷凝器，第四连接管8用来接蒸发器，事实上，在生产过程中，本领域的技术人员根据需要调换各连接管与压缩机、冷凝器以及蒸发器的连接关系，同时相应地，需要调换先导阀9的各先导管与四通换向阀的各连接管之间的连接关系。

3、以上实施例中，为了提高四通换向阀的承压性，在所述阀座2外部还包裹有一金属壳体1，所述的四个连接管与该金属壳体1之间呈非接触布置。事实上，如果以上阀座2材料的承压能力足够的话，不设置金属壳体也是可行的。

4、以上实施例中，四个连接管和阀座2通过连接管上的环形凹槽和阀座2上的环形凸筋的配合实现固定连接，事实上，连接管上设有环形凸筋，对应阀座2上设有环形凹槽，同样也是可行的。另外，四个连接管的头部还可以采用一接头通过注塑方式嵌入阀座2体内，四个连接管的管体延伸至阀座2体外，诸如此类的连接均是可行的。

需要说明的是，上述方案中，所述“上”“下”参考本实用新型图1的方向来描述的，其“前”、“后”、“左”以及“右”都是相对的，以图 1所示方向作为参考。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，在本申请的描述中，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本申请的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本申请的保护范围，凡未脱离本申请技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高效四通阀，包括一四通换向阀和一先导阀（9），该四通换向阀具有一阀座（2），阀座（2）内部具有一腔室，在腔室中滑动设置有一阀芯（3），阀芯（3）在腔室内具有两个停留位置，即制冷位置和制热位置，所述阀座（2）上连接有四个连接管，四个连接管分别与阀座（2）内部的腔室连通，所述先导阀（9）作用在所述阀芯（3）上，以驱使阀芯（3）在制冷位置和制热位置之间切换，在制冷位置上四个连接管中两两连通，在制热位置上四个连接管中两两交换连通；

其特征在于：所述四个连接管在阀座（2）上所设的位置相隔，使得这四个连接管在空间中形成非接触布置，所述阀座（2）为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀座，该隔热型阀座在四个连接管相互之间形成隔热桥，该隔热桥切断所述四个连接管彼此之间的热传递路径；

所述阀芯（3）为一导热系数小于或者等于1瓦/米·度的隔热型阀芯，该阀芯（3）将阀座（2）内的腔室隔离成两条相互隔热的内部交换通道。

2.根据权利要求1所述的高效四通阀，其特征在于：所述的阀座（2）外部还包裹有一金属壳体（1），所述四个连接管与所述金属壳体（1）之间呈非接触布置。

3.根据权利要求1或2所述的高效四通阀，其特征在于：所述连接管上设有环形凹槽或者环形凸筋，对应所述阀座（2）上设有环形凸筋或者环形凹槽，所述连接管与所述阀座（2）通过环形凹槽与环形凸筋的配合实现固定连接。