专利名称：用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及了一种用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀，是一种具有五
个端口的自动控制阀门，适用于不同条件下管路之间的切换，尤其适用于带自然冷却、制冷和制热功能的制冷剂直接蒸发式空调设备的工作模式切换，属于阀门设计技术领域。
背景技术：
对于现有建筑外区而言，由于建筑物围护结构性能的改善和办公室照明、设备发热量的增大以及建筑传热、太阳辐射等负荷的波动，使得建筑外区冷负荷增大，在冬季供热、夏季供冷的前提下，过渡季有时也需要供冷。但是目前建筑能耗已经成为众矢之的，如何节省能耗已经成为设计人员所关注的问题。而自然冷却(free cooling)技术就是利用
自然冷源来给建筑供冷，从而节约能耗。 为此，现有很多利用自然冷却技术的空调处理设备，CN101514856A公布了 "一种
带自然供冷供热功能的空气处理装置"，虽然实现了过渡季节利用自然冷却降低空调能耗
的目的，但由于采用多个电磁或电动阀门来实现压縮机循环模式和自然冷却循环模式的切
换，导致控制系统的复杂度增加，从而增加了实际运行中的检修和维护工作量。 针对上述情况，本发明提出了这种用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通
阀，很巧妙的解决了采用多个电磁或电动阀门实行切换的那些缺点。
发明内容
针对这种在建筑外区使用的新型带自然供冷供热功能的空调机组模式切换的缺点，本发明提出了这种用于实现自然冷却和普通制冷、热泵制热三种模式切换的五通阀，很巧妙的解决了采用多个电磁或电动阀门实行切换的那些缺点，从而可以实现自然循环和压縮机循环在全年的高效、可靠运行。 本发明的具体技术方案是一种用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀，其特征在于该五通阀由第一主阀、第二主阀、导阀和驱动毛细管组组成；所述第一主阀包括第一主阀壳体、压簧、第一主阀阀芯、第一连接管、第二连接管和冷凝器入口连接管；所述第二主阀包括第二主阀壳体、第二主阀阀芯、第三连接管、第四连接管、压縮机吸气连接管和压縮机排气连接管；所述导阀包括导阀壳体、导阀阀芯和电磁线圈；所述驱动毛细管组包括低压毛细管、高压毛细管、第一毛细管、第二毛细管、第三毛细管和第四毛细管；所述第一主阀壳体与第一主阀阀芯构成两个密封空间，分别为高压腔和低压腔；所述压簧设置于低压腔内；所述第二主阀壳体与第二主阀阀芯构成两个密封空间，分别为第一腔室和第二腔室；所述第二连接管与第三连接管连通；所述低压毛细管的一端与所述的压縮机吸气连接管连通，低压毛细管的另外一端与低压腔连通；所述高压毛细管的一端与所述的压縮机排气连接管连通，高压毛细管的另一端与高压腔连通；所述第一毛细管的一端与压縮机吸气连接管连通，第一毛细管的另一端与导阀连接；所述第二毛细管的一端与第一腔室连通，第二毛细管的另一端与导阀连接；所述第三毛细管的一端与第二腔室连通，第三毛细管的另一端与导阀连接；所述第四毛细管的一端与压縮机排气连接管连通，第四毛细管的另一
端与导阀连接；所述电磁线圈掉电时，在导阀内，第一毛细管与第三毛细管通过导阀阀芯导
通，第二毛细管与第四毛细管导通；电磁线圈带电时，导阀阀芯吸合移动，此时，第一毛细管
与第二毛细管通过导阀阀芯导通，第三毛细管与第四毛细管导通。 本发明的技术特征还在于第一主阀阀芯为拱形阀芯或移动活塞阀芯。 本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果利用制冷压縮机自身的开、
停机产生的压差变化、弹簧的弹力和电磁线圈的通断电，可以实现自然循环、普通制冷和热
泵制热三种模式的切换，可以满足全年供热、供冷模式切换的需求；比传统采用多个阀门控
制要容易得多，控制和运行性能好；使带自然供冷供热功能的空调机组运行可靠性高；具
有安装简单、维护方便、可批量化生产的特点。
图1是本发明所述的用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀结构示意图，
该图为热管与蒸气压縮复合制冷空调机组处于自然循环时的阀芯位置图。 图2是本发明所述的用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀结构示意图，
该图为热管与蒸气压縮复合制冷空调机组处于制冷循环时的阀芯位置图。 图3是本发明所述的用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀结构示意图，
该图为热管与蒸气压縮复合制冷空调机组处于制热循环时的阀芯位置图。 图4是本发明应用于带自然冷却、普通制冷和热泵制热功能的制冷剂直接蒸发式
空调设备工作原理图。 图1 图4中100-第一主阀；101-第一主阀壳体；102_压簧；103_第一主阀阀芯；104-冷凝器入口连接管；105-第一连接管；106-第二连接管；107-低压腔；108-高压
腔；200-第二主阀；201-第二主阀壳体；202-第二主阀阀芯；203_第三连接管；204-压縮机吸气连接管；205-第四连接管；206-压縮机排气连接管；207-第一腔室；208-第二腔室；300-导阀；301-导阀壳体；302-导阀阀芯；303-电磁线圈；401-低压毛细管；402-高压毛细管；403-第一毛细管；404-第二毛细管；405-第三毛细管；406-第四毛细管；500-压縮
机；600-冷凝器；700-节流机构；800-蒸发器；900_用于自然冷却和制冷及制热模式切换
的五通阀。
具体实施例方式
下面对照附图对本发明的原理结构和工作过程作进一步详细说明。 图1是本发明所述的用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀示意图，该图
为热管与蒸气压縮复合制冷空调机组处于自然循环时的阀芯位置图。该五通阀由第一主
阀100、第二主阀200、导阀300和驱动毛细管组组成；所述第一主阀100包括第一主阀壳体101、压簧102、第一主阀阀芯103、冷凝器入口连接管104、第一连接管105和第二连接管106 ;所述第二主阀200包括第二主阀壳体201、第二主阀阀芯202、第三连接管203、压縮机吸气连接管204、第四连接管205和压縮机排气连接管206 ;所述导阀300包括导阀壳体301、导阀阀芯302和电磁线圈303 ;所述驱动毛细管组包括低压毛细管401、高压毛细管402、第一毛细管403、第二毛细管 、第三毛细管405和第四毛细管406 ;所述第一主阀壳体101与第一主阀阀芯103构成两个密封空间，分别为高压腔108和低压腔107，所述压簧102设置于低压腔107内；所述第二主阀壳体201与第二主阀阀芯202构成两个密封空间，分别为第一腔室207和第二腔室208 ;所述第二连接管106与第三连接管203连通；所述低压毛细管401的一端与压縮机吸气连接管204连通，低压毛细管401的另外一端与低压腔107连通；所述高压毛细管402的一端与压縮机排气连接管206连通，高压毛细管402的另一端与高压腔108连通；所述第一毛细管403的一端与压縮机吸气连接管204连通，第一毛细管403的另一端与导阀300连接；所述第二毛细管404的一端与第一腔室207连通，第二毛细管404的另一端与导阀300连接；所述第三毛细管405的一端与第二腔室208连通，第三毛细管405的另一端与导阀300连接；所述第四毛细管406的一端与压縮机排气连接管206连通，第四毛细管406的另一端与导阀300连接；所述电磁线圈303掉电时，在导阀300内，第一毛细管403与第三毛细管405通过导阀阀芯302导通，第二毛细管404与第四毛细管406导通；电磁线圈303带电时，导阀阀芯302吸合移动，此时，第一毛细管403与第二毛细管404通过导阀阀芯302导通，第三毛细管405与第四毛细管406导通。第一连接管105和第四连接管205与蒸发器出口连接。自然冷却循环模式下，压縮机500停机，制冷剂经蒸发器800吸收热量后变成低压蒸气，进入新型五通阀900的第一连接管105，经冷凝器入口连接管104流出至冷凝器600放出热量，然后流回蒸发器800，完成自然循环(参见图4)。
图2是本发明所述的用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀示意图，该图为热管与蒸气压縮复合制冷空调机组处于制冷循环时的阀芯位置图。第一连接管105和第四连接管205与蒸发器出口连接。制冷循环模式下，电磁线圈303掉电并且压縮机500启动，制冷剂在蒸发器800吸收热量后进入新型五通阀900中的第四连接管205，由于压縮机500的吸排气压差，压縮机排气连接管206内的压力高于压縮机吸气连接管204，又通过高压毛细管402和低压毛细管401的导通作用使第一主阀100的高压腔108内压力大于低压腔107内压力，从而使第一主阀阀芯103左移，第二连接管106和冷凝器入口连接管104导通，制冷剂从第四连接管205和压縮机吸气连接管204进入压縮机500，压縮后的高温高压制冷剂蒸气从压縮机排气连接管206进入第三连接管203经第二连接管106自冷凝器入口连接管104流出至冷凝器600，经节流机构700节流降压后流回到蒸发器800，实现制冷循环(参见图4)。 图3是本发明所述的用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀示意图，该图为热管与蒸气压縮复合制冷空调机组处于制热循环时的阀芯位置图。第一连接管105和第四连接管205与蒸发器出口连接。制热循环模式下，压縮机500启动，电磁线圈303带电，制冷剂在冷凝器600吸收热量后进入新型五通阀900中冷凝器入口连接管104，此时由于压縮机500的吸排气压差，使得压縮机排气连接管206内压力大于压縮机吸气连接管204，由于低压毛细管401和高压毛细管402的导通作用使第一主阀100的高压腔108内压力大于低压腔107内压力，从而使第一主阀100的阀芯103左移，制冷剂经冷凝器入口连接管104进入第二连接管106，并由于第一毛细管403和第二毛细管404和连通作用以及第三毛细管405和第四毛细管406的连通作用，第二主阀200的第一腔室207内压力小于第一腔室208内压力，压差达到一定程度时，第二主阀阀芯202在压差作用下左移，制冷剂通过第三连接管203经压縮机吸气连接管204进入压縮机500，压縮后的高温高压制冷剂蒸气从压縮机排气连接管206经第四连接管205流出至蒸发 800放出热量后，经节流机构700节流降压后流回冷凝器600，完成制热循环(参见图4)。
权利要求
一种用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀，其特征在于该五通阀由第一主阀(100)、第二主阀(200)、导阀(300)和驱动毛细管组组成；所述第一主阀(100)包括第一主阀壳体(101)、压簧(102)、第一主阀阀芯(103)、第一连接管(105)、第二连接管(106)以及冷凝器入口连接管(104)；所述第二主阀(200)包括第二主阀壳体(201)、第二主阀阀芯(202)、第三连接管(203)、第四连接管(205)、压缩机吸气连接管(204)以及压缩机排气连接管(206)；所述导阀(300)包括导阀壳体(301)、导阀阀芯(302)和电磁线圈(303)；所述驱动毛细管组包括低压毛细管(401)、高压毛细管(402)、第一毛细管(403)、第二毛细管(404)、第三毛细管(405)和第四毛细管(406)；所述第一主阀壳体(101)与第一主阀阀芯(103)构成两个密封空间，分别为高压腔(108)和低压腔(107)；所述压簧(102)设置于低压腔(107)内；所述第二主阀壳体(201)与第二主阀阀芯(202)构成两个密封空间，分别为第一腔室(207)和第二腔室(208)；所述第二连接管(106)与第三连接管(203)连通；所述低压毛细管(401)的一端与所述的压缩机吸气连接管(204)连通，低压毛细管(401)的另外一端与低压腔(107)连通；所述高压毛细管(402)的一端与所述的压缩机排气连接管(206)连通，高压毛细管(402)的另一端与高压腔(108)连通；所述第一毛细管(403)的一端与压缩机吸气连接管(204)连通，第一毛细管(403)的另一端与导阀(300)连接；所述第二毛细管(404)的一端与第一腔室(207)连通，第二毛细管(404)的另一端与导阀(300)连接；所述第三毛细管(405)的一端与第二腔室(208)连通，第三毛细管(405)的另一端与导阀(300)连接；所述第四毛细管(406)的一端与压缩机排气连接管(206)连通，第四毛细管(406)的另一端与导阀(300)连接；所述电磁线圈(303)掉电时，在导阀(300)内，第一毛细管(403)与第三毛细管(405)通过导阀阀芯(302)导通，第二毛细管(404)与第四毛细管(406)导通；电磁线圈(303)带电时，导阀阀芯(302)吸合移动，此时，第一毛细管(403)与第二毛细管(404)通过导阀阀芯(302)导通，第三毛细管(405)与第四毛细管(406)导通。
2. 根据权利要求书l所述的一种用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀，其特征在于第一主阀阀芯(103)为拱形阀芯或移动活塞阀芯。
全文摘要
用于自然冷却和制冷及制热模式切换的五通阀，属于流体控制阀门技术领域。该阀由第一阀体、第二阀体、驱动毛细管组组成。本发明利用制冷压缩机自身的开、停机产生的压差变化、弹簧的弹力和电磁线圈的通断电，能够实现空调机组自然冷却、制冷和制热三种模式的切换，比传统采用多个阀门控制要容易得多，控制和运行性能好；使带自然供冷供热功能的空调机组运行可靠性得到提高；具有安装简单、维护方便、可批量化生产的特点。
文档编号F16K31/06GK101769396SQ20101010849
公开日2010年7月7日 申请日期2010年2月5日 优先权日2010年2月5日
发明者周德海, 李先庭, 王宝龙, 石文星, 郜义军, 韩宗伟 申请人:清华大学;北京水木能环节能技术有限公司