CN214008164U - 一种一体式换向节流阀、车载空调及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式换向节流阀，包括阀体和阀柱，阀体开设有用于容纳阀柱的容纳腔，阀体外表面设有六个使容纳腔与阀体外界导通的阀口，阀柱设有与阀口对应的换向导孔和节流导孔，还包括驱动机构，驱动机构带动阀柱相对阀体转动，使一体式换向节流阀在制冷工作状态与制热工作状态之间切换，并且换向导孔沿阀柱周向的开口长度至少为节流导孔沿阀柱周向开口长度的两倍。还公开了基于上述一体式换向节流阀的车载空调及电动汽车。本实用新型将换向功能与节流功能一体设计，仅需要一组控制系统进行控制即可，降低了成本，在通过管路连接形成冷媒循环回路时所使用的管路更短，减少冷媒能量损耗。

Description

一种一体式换向节流阀、车载空调及电动汽车

技术领域

本实用新型属于空调设备领域，尤其涉及一种一体式换向节流阀、车载空调及电动汽车。

背景技术

现有的空调设备中都用到换向阀和节流阀，其中换向阀用于切换空调制冷和制热，节流阀用于调节进入蒸发器的冷媒流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。现有技术中由于换向阀和节流阀分别串联进冷媒循环回路中，则需要两组控制系统分别用于控制换向阀和节流阀，提高成本。另外由于换向阀和节流阀分置，在通过管路连接形成冷媒循环回路时会导致连接用管路较长，造成冷媒能量损耗。另外，现有常用的四通换向阀主要通过电磁线圈、先导滑阀和压簧的配合实现导通回路的换向，具体的说就是在电磁线圈断电时，先导滑阀在压簧的作用下向一端滑动，使一侧的回路导通；而在电磁线圈通电时，先导滑阀在电磁线圈产生的磁力作用下克服了压簧的弹力而向另一端滑动，使另一侧的回路导通，完成制冷和制热模式的切换。该结构的四通换向阀应用于家用空调中本身没有问题，但是应用于车载空调时，由于车辆行驶过程中可能会遇到较大的颠簸震动，此时很可能导致压簧本身发生弹性形变，使得先导滑阀动作，在非操作人员主动选择的情况下发生制冷制热模式的切换，造成车内温度无法调节的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一体式换向节流阀、车载空调及电动汽车，能够有效解决现有技术中由于换向阀和节流阀分置造成成本较高、能耗较高的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种一体式换向节流阀，包括阀体和阀柱，阀体开设有用于容纳阀柱的容纳腔，阀体外表面设有六个使容纳腔与阀体外界导通的阀口，六个阀口由上至下分三层设置，每层具有两个阀口；六个阀口分别为第一阀口、第二阀口、第三阀口、第四阀口、第五阀口和第六阀口，第一阀口与第二阀口位于同一水平直线上，第三阀口和第四阀口位于同一水平直线上，第五阀口和第六阀口位于同一水平直线上，并且相邻两层阀口沿周向相互错开设置；阀柱设有与阀口对应的换向导孔和节流导孔，换向导孔包括第一导孔、第二导孔、第三导孔和第四导孔，节流导孔包括第五导孔和第六导孔，第一导孔和第二导孔均沿径向贯穿阀柱，第三导孔和第四导孔均沿倾斜方向贯穿阀柱，并且第一导孔、第二导孔、第三导孔和第四导孔相互独立，第五导孔和第六导孔均沿径向贯穿阀组并且形成十字孔；一体式换向节流阀包括制冷工作状态和制热工作状态，还包括驱动机构，驱动机构带动阀柱相对阀体转动，使一体式换向节流阀在制冷工作状态与制热工作状态之间切换，位于制冷工作状态时，第一阀口和第二阀口通过第一导孔导通，第三阀口和第四阀口通过第二导孔导通，第五阀口和第六阀口通过第五导孔导通；位于制热工作状态时，第一阀口和第三阀口通过第三导孔导通，第二阀口和第四阀口通过第四导孔导通，第五阀口和第六阀口通过第六导孔导通；换向导孔沿阀柱周向的开口长度至少为节流导孔沿阀柱周向的开口长度的两倍。

优选的，相邻两层阀口沿周向相互错开90°。这样设置能够将六个阀口均匀且具有对称性的设置在阀体上，使各个阀口之间具有一定距离，相应的使内部阀柱上的各个换向导孔及节流导孔之间具有一定距离。这样一方面在加工时各个导孔或各个阀口之间不会因为距离太近使开设阀口或导孔的难度增大，另一方面在与空调系统的各个设备通过管道连接时也不会因为各个阀口之间距离太近使连接不易操作。另外这样设置还具有一定的美观性。

优选的，换向导孔均为长槽孔，节流导孔均为圆孔。将换向导孔设置为长槽孔，将节流导孔设置为圆孔，这样在实现换向导孔沿阀柱周向的长度至少为节流导孔两倍的同时，换向导孔整体的横截面积不会过大，减少一体式换向节流阀整体的设计体积。

优选的，沿竖直方向，长槽孔一侧的切线与圆孔同一侧的切线重合，圆孔另一侧的切线与长槽孔的中线重合，并且阀柱相对阀体由一侧向另一侧旋转。这样设置后，在旋转阀柱相对阀体转动进行节流调节时，当转动至恰好将节流导孔完全闭合时，也即完全节流的极限状态下，上层和中层的阀口依旧完全连通不受影响。同时，这样设计下换向导孔和节流导孔的开孔最小，减少设计体积。

优选的，驱动机构为步进电机，阀体上方连接有阀盖，阀盖内表面固定安装有步进电机，步进电机的输出端与阀柱的顶部固定连接。采用步进电机带动阀柱相对阀体转动，结构简便、不易损坏，不会受车辆震动的影响，改变现有技术中四通阀常用的换向调节方式，能够避免震动对换向功能的影响，使该一体式换向节流阀更加适用于车载空调中。

为解决上述技术问题，本实用新型还采用了如下技术方案：一种车载空调，包括如上述技术方案中任一项的一种一体式换向节流阀。由于使用了上述一体式换向节流阀，该车载空调能够相应减少设计体积，减少占用空间，更加适应车载空调设备小型化的趋势，同时能够在一定程度上降低能耗。

为解决上述技术问题，本实用新型还采用了如下技术方案：一种电动汽车，包括上述技术方案中采用的一种车载空调。由于采用了上述车载空调，该电动汽车能够减少一定的空调占用设计空间，相应的增加车内设计空间，提高舒适性。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：通过在阀体上设置六个阀口，并在阀柱上设置与阀口相对应的换向导孔和节流导孔，设置驱动机构驱动阀柱相对阀体旋转，这样一体式换向节流阀就可以在制冷工作状态或制热工作状态之间切换。同时，将换向导孔沿阀柱周向的开口长度设为至少是节流导孔沿阀柱周向的开口长度的两倍，这样在阀柱相对阀体转动进行节流调节时，能够保证在节流导孔完全关闭的极限位置下，换向导孔仍然能够导通，从而将换向功能与节流功能集成一体，实现换向阀与节流阀的一体设计。经过一体设计后，将本实用新型提供的该换向节流阀应用于空调中时，仅需要一组控制系统进行控制即可，降低了成本，另外在通过管路连接形成冷媒循环回路时所使用的管路更短，能够减少冷媒能量损耗。

附图说明

图1实施例一提供的一种一体式换向节流阀的结构示意图；

图2实施例一提供的一种一体式换向节流阀的俯视图；

图3实施例一提供的一种一体式换向节流阀的爆炸图一；

图4图3中阀柱相对阀体逆时针转动90°后的示意图；

图5实施例一中换向导孔和节流导孔结构示意图；

图6实施例一提供的一体式换向节流阀在空调制冷状态时冷媒循环示意图；

图7实施例一提供的一体式换向节流阀在空调制热状态时冷媒循环示意图。

其中，1.阀体，11.第一阀口，12.第二阀口，13.第三阀口，14.第四阀口，15.第五阀口，16.第六阀口，2.阀柱，3.换向导孔，31.第一导孔，32.第二导孔，33.第三导孔，34.第四导孔，4.节流导孔，41.第五导孔，42.第六导孔，5.阀盖，6.压缩机，a1.压缩机出口，a2.压缩机入口，7.冷凝器，b1.冷凝器气态端口，b2.冷凝器液态端口，8.蒸发器，c1.蒸发器液态端口，c2.蒸发器气态端口。图5中箭头所指方向为阀柱转动方向，图6和图7中箭头所指方向为冷媒循环流动方向。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一：如图1至图4所示，本实施例提供的一种一体式换向节流阀，包括阀体1和阀柱2，阀体1开设有用于容纳阀柱2的容纳腔，阀体1外表面设有六个使容纳腔与阀体1外界导通的阀口，六个阀口由上至下分三层设置，每层具有两个阀口；六个阀口分别为第一阀口11、第二阀口12、第三阀口13、第四阀口14、第五阀口15和第六阀口16，第一阀口11与第二阀口12位于同一水平直线上，第三阀口13和第四阀口14位于同一水平直线上，第五阀口15和第六阀口16位于同一水平直线上，并且相邻两层阀口沿周向相互错开设置；阀柱2设有与阀口对应的换向导孔3和节流导孔4，换向导孔3包括第一导孔31、第二导孔32、第三导孔33和第四导孔34，节流导孔4包括第五导孔41和第六导孔42，第一导孔31和第二导孔32均沿径向贯穿阀柱2，第三导孔33和第四导孔34均沿倾斜方向贯穿阀柱2，并且第一导孔31、第二导孔32、第三导孔33和第四导孔34相互独立，第五导孔41和第六导孔42均沿径向贯穿阀组并且形成十字孔；一体式换向节流阀包括制冷工作状态和制热工作状态，还包括驱动机构，驱动机构带动阀柱2相对阀体1转动，使一体式换向节流阀在制冷工作状态与制热工作状态之间切换，位于制冷工作状态时，第一阀口11和第二阀口12通过第一导孔31导通，第三阀口13和第四阀口14通过第二导孔32导通，第五阀口15和第六阀口16通过第五导孔41导通；位于制热工作状态时，第一阀口11和第三阀口13通过第三导孔33导通，第二阀口12和第四阀口14通过第四导孔34导通，第五阀口15和第六阀口16通过第六导孔42导通；通过在阀体1上设置六个阀口，并在阀柱2上设置与阀口相对应的换向导孔3和节流导孔4，设置驱动机构驱动阀柱2相对阀体1旋转，这样一体式换向节流阀就可以在制冷工作状态或制热工作状态之间切换。换向导孔3沿阀柱2周向的开口长度至少为节流导孔4沿阀柱2周向的开口长度的两倍。将换向导孔3沿阀柱2周向的开口长度设置为至少为节流导孔4沿阀柱2周向的开口长度的两倍，这样在阀柱2相对阀体1转动进行节流调节时，能够保证在节流导孔4完全关闭的极限位置下，换向导孔3仍然能够导通，从而将换向功能与节流功能集成一体，实现换向阀与节流阀的一体设计。经过一体设计后，将本实用新型提供的该换向节流阀应用于空调中时，仅需要一组控制系统进行控制即可，降低了成本，另外在通过管路连接形成冷媒循环回路时所使用的管路更短，能够减少冷媒能量损耗。

本实施例中的驱动机构为步进电机图中未示出，步进电机的具体安装位置如下：阀体1上方连接有阀盖5，阀盖5内表面固定安装有步进电机，步进电机的输出端与阀柱2的顶部固定连接。采用步进电机带动阀柱2相对阀体1转动，驱动结构简便、直接且稳定性高，改变现有技术中四通阀常用的换向调节方式，能够有效避免震动对换向功能的影响，使该一体式换向节流阀更加适用于车载空调中，扩大了该一体式换向节流阀的适用场景。

其中，相邻两层阀口沿周向相互错开90°。这样设置能够将六个阀口均匀且具有对称性的设置在阀体1上，使各个阀口之间具有一定距离，相应的使内部阀柱2上的各个换向导孔3及节流导孔4之间具有一定距离。这样一方面在加工时各个导孔或各个阀口之间不会因为距离太近使开设阀口或导孔的难度增大，另一方面在与空调系统的各个设备通过管道连接时也不会因为各个阀口之间距离太近使连接不易操作。另外这样设置还具有一定的美观性。

为进一步优化设计，如图5所示，本实施例中的换向导孔3均为长槽孔，节流导孔4均为圆孔。将换向导孔3设置为长槽孔，将节流导孔4设置为圆孔，这样在实现换向导孔3沿阀柱2周向的长度至少为节流导孔4两倍的同时，换向导孔3整体的横截面积不会过大，减少一体式换向节流阀整体的设计体积。其中，沿竖直方向，长槽孔一侧的切线与圆孔同一侧的切线重合，圆孔另一侧的切线与长槽孔的中线重合，并且阀柱2相对阀体1由一侧向另一侧旋转。这样设置后，在旋转阀柱2相对阀体1转动进行节流调节时，当转动至恰好将节流导孔4完全闭合时，也即完全节流的极限状态下，上层和中层的阀口依旧完全导通不受影响。同时，这样设计下换向导孔3和节流导孔4的开孔最小，进一步减少设计体积，降低制造成本。

下面结合图6和图7具体说明将该一体式换向节流阀应用于空调中的工作原理，需要说明的是，图6和图7中第四阀口14位于第三阀口13的背面，图中未示出。如图6所示，此时空调处于制冷模式：低温低压的冷媒气体经过压缩机6的压缩作用变为高温高压的冷媒气体，由压缩机出口a1流出至第一阀口11，制冷模式下阀柱2上的第一导孔31导通第一阀口11和第二阀口12，因此冷媒自第二阀口12流出并流向冷凝器气态端口b1，高温高压的冷媒气体在冷凝器7内完成冷凝后转化为低温高压的冷媒液体，并且从冷凝器液态端口b2流出至第六阀口16，制冷模式下阀柱2上的第五导孔41导通第六阀口16和第五阀口15，冷媒在第五导孔41也即节流导孔4的节流作用下由低温高压液体转换为低温低压液体，随后低温低压液体的冷媒自第五阀口15流出并流向蒸发器液态端口c1，低温低压液体的冷媒在蒸发器8内吸热汽化转化为低温低压气体，使得蒸发器8的表面及周围空气变冷，风扇将冷风吹出实现制冷效果，之后该低温低压气体的冷媒由蒸发器气态端口c2流出并流向第四阀口14，制冷模式下阀柱2上的第二导孔32导通第四阀口14和第三阀口13，因此低温低压气体的冷媒自第三阀口13流出并流向压缩机入口a2，再在压缩机6内由低温低压气体被压缩为高温高压气体，再由压缩机出口a1流出，重复上述步骤实现制冷功能。

本实施例中，当控制驱动机构也即步进电机带动阀柱2相对阀体1沿逆时针方向转动90°后，如图7所示，此时空调切换为制热模式：低温低压的冷媒气体经过压缩机6的压缩作用变为高温高压的冷媒气体，由压缩机出口a1流出至第一阀口11，制热模式下阀柱2上的第三导孔33导通第一阀口11和第四阀口14，因此冷媒自第四阀口14流出并流向蒸发器气态端口c2，高温高压的冷媒气体在蒸发器8内放热液化转化为低温高压的液体冷媒，并使得蒸发器8的表面及周围的空气变热，风扇将热风吹出实现制热效果，之后该低温高压的液体冷媒从蒸发器液态端口c1流出至第五阀口15，制热模式下阀柱2上的第六导孔42导通第五阀口15和第六阀口16，冷媒在第五导孔41也即节流导孔4的节流作用下由低温高压液体转换为低温低压液体，随后低温低压液体的冷媒自第六阀口16流出并流向冷凝器液态端口b2，低温低压液体的冷媒在冷凝器7内吸热汽化转化为低温低压气体，之后该低温低压气体的冷媒由冷凝器气态端口b1流出并流向第二阀口12，制热模式下阀柱2上的第四导孔34导通第二阀口12和第三阀口13，因此低温低压气体的冷媒自第三阀口13流出并流向压缩机入口a2，再在压缩机6内由低温低压气体被压缩为高温高压气体，再由压缩机出口a1流出，重复上述步骤实现制热功能。由上述说明可知，将该一体式换向节流阀与空调各个部件连接后，通过步进电机控制带动阀柱2相对阀体1转动，即可实现制冷制热模式的切换以及实现对冷媒流量的节流作用。应当理解的是，本实施例只是例举了一种该一体式换向节流阀与空调各个部件的连接方式，还具有其他连接方式，根据现有技术中空调的工作原理即可做出推导。

实施例二：本实施例提供了一种车载空调，包括上述实施例中提供的一种一体式换向节流阀。由于使用了上述一体式换向节流阀，该车载空调能够相应减少设计体积，减少占用空间，更加适应车载空调设备小型化的趋势，同时能够在一定程度上降低能耗。同时，即使是在车辆行驶过程中出现颠簸震动，也不会导致该车载空调制冷制热模式的异常切换，稳定性更好。

实施例三：本实施例提供了一种电动汽车，包括实施例二中提供的一种车载空调。由于采用了上述车载空调，该电动汽车能够减少一定的空调占用设计空间，相应的增加车内设计空间，提高舒适性。同时，即使是在行驶过程中出现颠簸震动，也不会导致车载空调制冷制热模式的异常切换，保证车内的温度适宜。

以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (7)

1.一种一体式换向节流阀，包括阀体(1)和阀柱(2)，所述阀体(1)开设有用于容纳阀柱(2)的容纳腔，其特征在于：所述阀体(1)外表面设有六个使所述容纳腔与阀体(1)外界导通的阀口，六个所述阀口由上至下分三层设置，每层具有两个阀口；

六个所述阀口分别为第一阀口(11)、第二阀口(12)、第三阀口(13)、第四阀口(14)、第五阀口(15)和第六阀口(16)，所述第一阀口(11)与第二阀口(12)位于同一水平直线上，所述第三阀口(13)和第四阀口(14)位于同一水平直线上，所述第五阀口(15)和第六阀口(16)位于同一水平直线上，并且相邻两层所述阀口沿周向相互错开设置；

所述阀柱(2)设有与所述阀口对应的换向导孔(3)和节流导孔(4)，所述换向导孔(3)包括第一导孔(31)、第二导孔(32)、第三导孔(33)和第四导孔(34)，所述节流导孔(4)包括第五导孔(41)和第六导孔(42)，所述第一导孔(31)和第二导孔(32)均沿径向贯穿阀柱(2)，所述第三导孔(33)和第四导孔(34)均沿倾斜方向贯穿阀柱(2)，并且所述第一导孔(31)、第二导孔(32)、第三导孔(33)和第四导孔(34)相互独立，所述第五导孔(41)和第六导孔(42)均沿径向贯穿阀组并且形成十字孔；

一体式换向节流阀包括制冷工作状态和制热工作状态，还包括驱动机构，所述驱动机构带动阀柱(2)相对阀体(1)转动，使一体式换向节流阀在制冷工作状态与制热工作状态之间切换，位于所述制冷工作状态时，所述第一阀口(11)和第二阀口(12)通过第一导孔(31)导通，所述第三阀口(13)和第四阀口(14)通过第二导孔(32)导通，所述第五阀口(15)和第六阀口(16)通过第五导孔(41)导通；

位于所述制热工作状态时，所述第一阀口(11)和第三阀口(13)通过第三导孔(33)导通，所述第二阀口(12)和第四阀口(14)通过第四导孔(34)导通，所述第五阀口(15)和第六阀口(16)通过第六导孔(42)导通；

所述换向导孔(3)沿阀柱(2)周向的开口长度至少为所述节流导孔(4)沿阀柱(2)周向的开口长度的两倍。

2.如权利要求1所述的一种一体式换向节流阀，其特征在于：相邻两层所述阀口沿周向相互错开90°。

3.如权利要求1所述的一种一体式换向节流阀，其特征在于：所述换向导孔(3)均为长槽孔，所述节流导孔(4)均为圆孔。

4.如权利要求3所述的一种一体式换向节流阀，其特征在于：沿竖直方向，所述长槽孔一侧的切线与圆孔同一侧的切线重合，所述圆孔另一侧的切线与长槽孔的中线重合，并且所述阀柱(2)相对阀体(1)由一侧向另一侧旋转。

5.如权利要求1至4中任一项所述的一种一体式换向节流阀，其特征在于：所述驱动机构为步进电机，所述阀体(1)上方连接有阀盖(5)，所述阀盖(5)内表面固定安装有所述步进电机，所述步进电机的输出端与阀柱(2)的顶部固定连接。

6.一种车载空调，其特征在于：包括如权利要求1至5中任一项所述的一种一体式换向节流阀。

7.一种电动汽车，其特征在于：包括如权利要求6所述的一种车载空调。

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