專利名稱：用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及了一種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥，是一種具 有五個(gè)端口的自動(dòng)控制閥門，適用于不同條件下管路之間的切換，尤其適用于帶自然冷卻、 制冷和制熱功能的制冷劑直接蒸發(fā)式空調(diào)設(shè)備的工作模式切換，屬于閥門設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對(duì)于現(xiàn)有建筑外區(qū)而言，由于建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能的改善和辦公室照明、設(shè)備發(fā) 熱量的增大以及建筑傳熱、太陽輻射等負(fù)荷的波動(dòng)，使得建筑外區(qū)冷負(fù)荷增大，在冬季供 熱、夏季供冷的前提下，過渡季有時(shí)也需要供冷。但是目前建筑能耗已經(jīng)成為眾矢之的，如 何節(jié)省能耗已經(jīng)成為設(shè)計(jì)人員所關(guān)注的問題。而自然冷卻(free cooling)技術(shù)就是利用 自然冷源來給建筑供冷，從而節(jié)約能耗。為此，現(xiàn)有很多利用自然冷卻技術(shù)的空調(diào)處理設(shè)備，CN101514856A公布了 “一種 帶自然供冷供熱功能的空氣處理裝置”，雖然實(shí)現(xiàn)了過渡季節(jié)利用自然冷卻降低空調(diào)能耗 的目的，但由于采用多個(gè)電磁或電動(dòng)閥門來實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)循環(huán)模式和自然冷卻循環(huán)模式的切 換，導(dǎo)致控制系統(tǒng)的復(fù)雜度增加，從而增加了實(shí)際運(yùn)行中的檢修和維護(hù)工作量。針對(duì)上述情況，本實(shí)用新型提出了這種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五 通閥，很巧妙的解決了采用多個(gè)電磁或電動(dòng)閥門實(shí)行切換的那些缺點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)這種在建筑外區(qū)使用的新型帶自然供冷供熱功能的空調(diào)機(jī)組模式切換的缺 點(diǎn)，本實(shí)用新型提出了這種用于實(shí)現(xiàn)自然冷卻和普通制冷、熱泵制熱三種模式切換的五通 閥，很巧妙的解決了采用多個(gè)電磁或電動(dòng)閥門實(shí)行切換的那些缺點(diǎn)，從而可以實(shí)現(xiàn)自然循 環(huán)和壓縮機(jī)循環(huán)在全年的高效、可靠運(yùn)行。本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是一種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通 閥，其特征在于該五通閥由第一主閥、第二主閥、導(dǎo)閥和驅(qū)動(dòng)毛細(xì)管組組成；所述第一主 閥包括第一主閥殼體、壓簧、第一主閥閥芯、第一連接管、第二連接管和冷凝器入口連接管； 所述第二主閥包括第二主閥殼體、第二主閥閥芯、第三連接管、第四連接管、壓縮機(jī)吸氣連 接管和壓縮機(jī)排氣連接管；所述導(dǎo)閥包括導(dǎo)閥殼體、導(dǎo)閥閥芯和電磁線圈；所述驅(qū)動(dòng)毛細(xì) 管組包括低壓毛細(xì)管、高壓毛細(xì)管、第一毛細(xì)管、第二毛細(xì)管、第三毛細(xì)管和第四毛細(xì)管；所 述第一主閥殼體與第一主閥閥芯構(gòu)成兩個(gè)密封空間，分別為高壓腔和低壓腔；所述壓簧設(shè) 置于低壓腔內(nèi)；所述第二主閥殼體與第二主閥閥芯構(gòu)成兩個(gè)密封空間，分別為第一腔室和 第二腔室；所述第二連接管與第三連接管連通；所述低壓毛細(xì)管的一端與所述的壓縮機(jī)吸 氣連接管連通，低壓毛細(xì)管的另外一端與低壓腔連通；所述高壓毛細(xì)管的一端與所述的壓 縮機(jī)排氣連接管連通，高壓毛細(xì)管的另一端與高壓腔連通；所述第一毛細(xì)管的一端與壓縮 機(jī)吸氣連接管連通，第一毛細(xì)管的另一端與導(dǎo)閥連接；所述第二毛細(xì)管的一端與第一腔室 連通，第二毛細(xì)管的另一端與導(dǎo)閥連接；所述第三毛細(xì)管的一端與第二腔室連通，第三毛細(xì)管的另一端與導(dǎo)閥連接；所述第四毛細(xì)管的一端與壓縮機(jī)排氣連接管連通，第四毛細(xì)管的 另一端與導(dǎo)閥連接；所述電磁線圈掉電時(shí)，在導(dǎo)閥內(nèi)，第一毛細(xì)管與第三毛細(xì)管通過導(dǎo)閥閥 芯導(dǎo)通，第二毛細(xì)管與第四毛細(xì)管導(dǎo)通；電磁線圈帶電時(shí)，導(dǎo)閥閥芯吸合移動(dòng)，此時(shí)，第一毛 細(xì)管與第二毛細(xì)管通過導(dǎo)閥閥芯導(dǎo)通，第三毛細(xì)管與第四毛細(xì)管導(dǎo)通。本實(shí)用新型的技術(shù)特征還在于第一主閥閥芯為拱形閥芯或移動(dòng)活塞閥芯。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果利用制冷壓縮機(jī)自身 的開、停機(jī)產(chǎn)生的壓差變化、彈簧的彈力和電磁線圈的通斷電，可以實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)、普通制 冷和熱泵制熱三種模式的切換，可以滿足全年供熱、供冷模式切換的需求；比傳統(tǒng)采用多個(gè) 閥門控制要容易得多，控制和運(yùn)行性能好；使帶自然供冷供熱功能的空調(diào)機(jī)組運(yùn)行可靠性 高；具有安裝簡單、維護(hù)方便、可批量化生產(chǎn)的特點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥結(jié)構(gòu)示 意圖，該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機(jī)組處于自然循環(huán)時(shí)的閥芯位置圖。圖2是本實(shí)用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥結(jié)構(gòu)示 意圖，該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機(jī)組處于制冷循環(huán)時(shí)的閥芯位置圖。圖3是本實(shí)用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥結(jié)構(gòu)示 意圖，該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機(jī)組處于制熱循環(huán)時(shí)的閥芯位置圖。圖4是本實(shí)用新型應(yīng)用于帶自然冷卻、普通制冷和熱泵制熱功能的制冷劑直接蒸 發(fā)式空調(diào)設(shè)備工作原理圖。圖1 圖4中100-第一主閥；101-第一主閥殼體；102-壓簧；103-第一主閥閥 芯；104-冷凝器入口連接管；105-第一連接管；106-第二連接管；107-低壓腔；108-高壓 腔；200-第二主閥；201-第二主閥殼體；202-第二主閥閥芯；203-第三連接管；204-壓縮 機(jī)吸氣連接管；205-第四連接管；206-壓縮機(jī)排氣連接管；207-第一腔室；208-第二腔室； 300-導(dǎo)閥；301-導(dǎo)閥殼體；302-導(dǎo)閥閥芯；303-電磁線圈；401-低壓毛細(xì)管；402-高壓毛 細(xì)管；403-第一毛細(xì)管；404-第二毛細(xì)管；405-第三毛細(xì)管；406-第四毛細(xì)管；500-壓縮 機(jī)；600-冷凝器；700-節(jié)流機(jī)構(gòu)；800-蒸發(fā)器；900-用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換 的五通閥。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)照附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理結(jié)構(gòu)和工作過程作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實(shí)用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥示意圖， 該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機(jī)組處于自然循環(huán)時(shí)的閥芯位置圖。該五通閥由第一 主閥100、第二主閥200、導(dǎo)閥300和驅(qū)動(dòng)毛細(xì)管組組成；所述第一主閥100包括第一主閥 殼體101、壓簧102、第一主閥閥芯103、冷凝器入口連接管104、第一連接管105和第二連接 管106 ；所述第二主閥200包括第二主閥殼體201、第二主閥閥芯202、第三連接管203、壓 縮機(jī)吸氣連接管204、第四連接管205和壓縮機(jī)排氣連接管206 ；所述導(dǎo)閥300包括導(dǎo)閥殼體301、導(dǎo)閥閥芯302和電磁線圈303 ；所述驅(qū)動(dòng)毛細(xì)管組包括低壓毛細(xì)管401、高壓毛細(xì)管 402、第一毛細(xì)管403、第二毛細(xì)管404、第三毛細(xì)管405和第四毛細(xì)管406 ；所述第一主閥殼 體101與第一主閥閥芯103構(gòu)成兩個(gè)密封空間，分別為高壓腔108和低壓腔107，所述壓簧 102設(shè)置于低壓腔107內(nèi)；所述第二主閥殼體201與第二主閥閥芯202構(gòu)成兩個(gè)密封空間， 分別為第一腔室207和第二腔室208 ；所述第二連接管106與第三連接管203連通；所述低 壓毛細(xì)管401的一端與壓縮機(jī)吸氣連接管204連通，低壓毛細(xì)管401的另外一端與低壓腔 107連通；所述高壓毛細(xì)管402的一端與壓縮機(jī)排氣連接管206連通，高壓毛細(xì)管402的另 一端與高壓腔108連通；所述第一毛細(xì)管403的一端與壓縮機(jī)吸氣連接管204連通，第一毛 細(xì)管403的另一端與導(dǎo)閥300連接；所述第二毛細(xì)管404的一端與第一腔室207連通，第二 毛細(xì)管404的另一端與導(dǎo)閥300連接；所述第三毛細(xì)管405的一端與第二腔室208連通，第 三毛細(xì)管405的另一端與導(dǎo)閥300連接；所述第四毛細(xì)管406的一端與壓縮機(jī)排氣連接管 206連通，第四毛細(xì)管406的另一端與導(dǎo)閥300連接；所述電磁線圈303掉電時(shí)，在導(dǎo)閥300 內(nèi)，第一毛細(xì)管403與第三毛細(xì)管405通過導(dǎo)閥閥芯302導(dǎo)通，第二毛細(xì)管404與第四毛細(xì) 管406導(dǎo)通；電磁線圈303帶電時(shí)，導(dǎo)閥閥芯302吸合移動(dòng)，此時(shí)，第一毛細(xì)管403與第二毛 細(xì)管404通過導(dǎo)閥閥芯302導(dǎo)通，第三毛細(xì)管405與第四毛細(xì)管406導(dǎo)通。第一連接管105 和第四連接管205與蒸發(fā)器出口連接。自然冷卻循環(huán)模式下，壓縮機(jī)500停機(jī)，制冷劑經(jīng)蒸 發(fā)器800吸收熱量后變成低壓蒸氣，進(jìn)入新型五通閥900的第一連接管105，經(jīng)冷凝器入口 連接管104流出至冷凝器600放出熱量，然后流回蒸發(fā)器800，完成自然循環(huán)(參見圖4)。圖2是本實(shí)用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥示意圖， 該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機(jī)組處于制冷循環(huán)時(shí)的閥芯位置圖。第一連接管105 和第四連接管205與蒸發(fā)器出口連接。制冷循環(huán)模式下，電磁線圈303掉電并且壓縮機(jī)500 啟動(dòng)，制冷劑在蒸發(fā)器800吸收熱量后進(jìn)入新型五通閥900中的第四連接管205，由于壓縮 機(jī)500的吸排氣壓差，壓縮機(jī)排氣連接管206內(nèi)的壓力高于壓縮機(jī)吸氣連接管204，又通過 高壓毛細(xì)管402和低壓毛細(xì)管401的導(dǎo)通作用使第一主閥100的高壓腔108內(nèi)壓力大于低 壓腔107內(nèi)壓力，從而使第一主閥閥芯103左移，第二連接管106和冷凝器入口連接管104 導(dǎo)通，制冷劑從第四連接管205和壓縮機(jī)吸氣連接管204進(jìn)入壓縮機(jī)500，壓縮后的高溫高 壓制冷劑蒸氣從壓縮機(jī)排氣連接管206進(jìn)入第三連接管203經(jīng)第二連接管106自冷凝器入 口連接管104流出至冷凝器600，經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)700節(jié)流降壓后流回到蒸發(fā)器800，實(shí)現(xiàn)制冷 循環(huán)(參見圖4)。圖3是本實(shí)用新型所述的用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥示意圖， 該圖為熱管與蒸氣壓縮復(fù)合制冷空調(diào)機(jī)組處于制熱循環(huán)時(shí)的閥芯位置圖。第一連接管105 和第四連接管205與蒸發(fā)器出口連接。制熱循環(huán)模式下，壓縮機(jī)500啟動(dòng)，電磁線圈303 帶電，制冷劑在冷凝器600吸收熱量后進(jìn)入新型五通閥900中冷凝器入口連接管104，此時(shí) 由于壓縮機(jī)500的吸排氣壓差，使得壓縮機(jī)排氣連接管206內(nèi)壓力大于壓縮機(jī)吸氣連接管 204，由于低壓毛細(xì)管401和高壓毛細(xì)管402的導(dǎo)通作用使第一主閥100的高壓腔108內(nèi)壓 力大于低壓腔107內(nèi)壓力，從而使第一主閥100的閥芯103左移，制冷劑經(jīng)冷凝器入口連接 管104進(jìn)入第二連接管106，并由于第一毛細(xì)管403和第二毛細(xì)管404和連通作用以及第 三毛細(xì)管405和第四毛細(xì)管406的連通作用，第二主閥200的第一腔室207內(nèi)壓力小于第 一腔室208內(nèi)壓力，壓差達(dá)到一定程度時(shí)，第二主閥閥芯202在壓差作用下左移，制冷劑通過第三連接管203經(jīng)壓縮機(jī)吸氣連接管204進(jìn)入壓縮機(jī)500，壓縮后的高溫高壓制冷劑蒸 氣從壓縮機(jī)排氣連接管206經(jīng)第四連接管205流出至蒸發(fā)器800放出熱量后，經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu) 700節(jié)流降壓后流回冷凝器600，完成制熱循環(huán)(參見圖4)。
權(quán)利要求一種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥，其特征在于該五通閥由第一主閥(100)、第二主閥(200)、導(dǎo)閥(300)和驅(qū)動(dòng)毛細(xì)管組組成；所述第一主閥(100)包括第一主閥殼體(101)、壓簧(102)、第一主閥閥芯(103)、第一連接管(105)、第二連接管(106)以及冷凝器入口連接管(104)；所述第二主閥(200)包括第二主閥殼體(201)、第二主閥閥芯(202)、第三連接管(203)、第四連接管(205)、壓縮機(jī)吸氣連接管(204)以及壓縮機(jī)排氣連接管(206)；所述導(dǎo)閥(300)包括導(dǎo)閥殼體(301)、導(dǎo)閥閥芯(302)和電磁線圈(303)；所述驅(qū)動(dòng)毛細(xì)管組包括低壓毛細(xì)管(401)、高壓毛細(xì)管(402)、第一毛細(xì)管(403)、第二毛細(xì)管(404)、第三毛細(xì)管(405)和第四毛細(xì)管(406)；所述第一主閥殼體(101)與第一主閥閥芯(103)構(gòu)成兩個(gè)密封空間，分別為高壓腔(108)和低壓腔(107)；所述壓簧(102)設(shè)置于低壓腔(107)內(nèi)；所述第二主閥殼體(201)與第二主閥閥芯(202)構(gòu)成兩個(gè)密封空間，分別為第一腔室(207)和第二腔室(208)；所述第二連接管(106)與第三連接管(203)連通；所述低壓毛細(xì)管(401)的一端與所述的壓縮機(jī)吸氣連接管(204)連通，低壓毛細(xì)管(401)的另外一端與低壓腔(107)連通；所述高壓毛細(xì)管(402)的一端與所述的壓縮機(jī)排氣連接管(206)連通，高壓毛細(xì)管(402)的另一端與高壓腔(108)連通；所述第一毛細(xì)管(403)的一端與壓縮機(jī)吸氣連接管(204)連通，第一毛細(xì)管(403)的另一端與導(dǎo)閥(300)連接；所述第二毛細(xì)管(404)的一端與第一腔室(207)連通，第二毛細(xì)管(404)的另一端與導(dǎo)閥(300)連接；所述第三毛細(xì)管(405)的一端與第二腔室(208)連通，第三毛細(xì)管(405)的另一端與導(dǎo)閥(300)連接；所述第四毛細(xì)管(406)的一端與壓縮機(jī)排氣連接管(206)連通，第四毛細(xì)管(406)的另一端與導(dǎo)閥(300)連接；所述電磁線圈(303)掉電時(shí)，在導(dǎo)閥(300)內(nèi)，第一毛細(xì)管(403)與第三毛細(xì)管(405)通過導(dǎo)閥閥芯(302)導(dǎo)通，第二毛細(xì)管(404)與第四毛細(xì)管(406)導(dǎo)通；電磁線圈(303)帶電時(shí)，導(dǎo)閥閥芯(302)吸合移動(dòng)，此時(shí)，第一毛細(xì)管(403)與第二毛細(xì)管(404)通過導(dǎo)閥閥芯(302)導(dǎo)通，第三毛細(xì)管(405)與第四毛細(xì)管(406)導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥，其特 征在于第一主閥閥芯(103)為拱形閥芯或移動(dòng)活塞閥芯。
專利摘要用于自然冷卻和制冷及制熱模式切換的五通閥，屬于流體控制閥門技術(shù)領(lǐng)域。該閥由第一閥體、第二閥體、驅(qū)動(dòng)毛細(xì)管組組成。本實(shí)用新型利用制冷壓縮機(jī)自身的開、停機(jī)產(chǎn)生的壓差變化、彈簧的彈力和電磁線圈的通斷電，能夠?qū)崿F(xiàn)空調(diào)機(jī)組自然冷卻、制冷和制熱三種模式的切換，比傳統(tǒng)采用多個(gè)閥門控制要容易得多，控制和運(yùn)行性能好；使帶自然供冷供熱功能的空調(diào)機(jī)組運(yùn)行可靠性得到提高；具有安裝簡單、維護(hù)方便、可批量化生產(chǎn)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16K31/122GK201651430SQ201020110860
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者周德海, 李先庭, 王寶龍, 石文星, 郜義軍, 韓宗偉 申請(qǐng)人:清華大學(xué);北京水木能環(huán)節(jié)能技術(shù)有限公司