隔热型旋转切换式空调四通阀的制作方法

本实用新型属于空调领域，具体涉及一种隔热型旋转切换式空调四通阀，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。

现有的四通阀的工作原理如下：当空调处在制冷状态时，电磁阀线圈处于断电状态，先导滑阀在右侧压缩弹簧驱动下左移，使AD连通，BC连通的状态，冷媒通过压缩机压缩转变为高温高压的气体，通过四通阀的A口,由D口排出，进入室外热交换器(冷凝器)，在冷凝器吸冷放热后变成中温高压的液体，经膨胀阀后，变成低温低压的液体，经过室内热交换器(蒸发器)吸热放冷作用后，变成低温低压的气体，经过四通阀B口，由C口回到压缩机，然后继续循环。

当空调处在制暖状态时，电磁阀线圈处于通电状态，先导滑阀在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧的张力而右移，使AB连通，CD连通，冷媒通过压缩机压缩转变为高温高压的气体，通过四通阀的A口，由B口排出，进入室内热交换器(冷凝器)，在冷凝器吸冷放热后变成中温高压的液体，经膨胀阀后变成低温低压的液体，经过室外热交换器(蒸发器)吸热放冷作用后，变成低温低压的气体，经过四通阀D口，由C口回到压缩机，然后继续循环。

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实用新型所要研究的课题。

技术实现要素：

本实用新型提供一种隔热型旋转切换式空调四通阀，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：一种隔热型旋转切换式空调四通阀，所述空调四通阀包括依次布置的驱动组件、旋转阀组件以及通气组件；

所述旋转阀组件包括一圆柱状的旋转盘，该旋转盘上朝向所述通气组件的一侧端面中开设有若干凹槽，若干凹槽沿着旋转盘的周向间隔布置；

所述驱动组件具有一驱动端，该驱动端与旋转盘传动连接以驱使旋转盘绕其中心轴线旋转；

所述通气组件包括一固定盘和四个通气管，该四个通气管固定设置在固定盘上，并沿着固定盘周向间隔布置；

所述固定盘和旋转盘均为一导热系数小于或者等于10瓦/米·度的隔热型圆盘结构；

在工作状态下，所述的四个通气管相互之间由具有隔热性能的固定盘连接形成隔热桥，该隔热桥切断所述四个通气管彼此之间的热传递路径；所述旋转盘与固定盘转动配合，迫使旋转盘相对固定盘在两个停留位置之间来回切换；当旋转盘相对固定盘每转动至一个停留位置时，旋转盘中每个凹槽均与两个通气管相连通，从而使得所述的四个通气管之间形成两条互不连通、且相互隔热的通道。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述驱动组件包括一齿条、一齿轮以及一旋转块；所述齿轮为圆柱齿轮，该圆柱齿轮与齿条啮合传动；所述旋转块一端与所述齿轮的中心固定连接，另一端与所述旋转盘的中心固定连接。

2、上述方案中，所述齿条上作用有一驱动电机，该驱动电机的输出端与所述齿条上的作用端连接。

3、上述方案中，所述齿轮朝向旋转块的一端面上设有一齿轮槽，对应旋转块上设有一花键轴，该花键轴的一端嵌设在齿轮槽中以实现齿轮和旋转块的固定连接。

4、上述方案中，所述驱动组件还包括一复位弹性件，该复位弹性件作用于所述齿轮上，以实现齿轮的旋转复位。

5、上述方案中，针对所述复位弹性件，在端盖内表面的中心位置处开设有一端盖凹槽，所述复位弹性件一端抵靠在所述端盖凹槽内，另一端与齿轮背离旋转块的一端面的中心固定连接。

6、上述方案中，所述驱动组件包括一旋转电机，该旋转电机的输出端与旋转盘固定连接。

7、上述方案中，所述旋转盘上设有一气压平衡通孔，用于保证旋转盘两端区域的气压平衡。

8、上述方案中，所述固定盘外侧朝向通气管的一侧还设有一前盖，该前盖上开设有若干供通气管穿设的通孔，所述前盖穿过所述通气管并包裹在固定盘的外侧；所述前盖的承压系数大于或等于常数K2。

9、上述方案中，所述驱动组件包括一旋转电机，该旋转电机的输出端与旋转盘固定连接。

10、上述方案中，所述固定盘和旋转盘之间还设有一连接盘，该连接盘一侧面上对应固定盘通气管的位置凸设若干通气柱体，每个通气柱上沿轴向开设至少一贯穿固定盘两侧面的通气口；所述旋转盘通过连接盘与固定盘转动配合，迫使旋转盘每相对固定盘转动一个状态，至少有两个通气管于同一个凹槽中连通从而形成至少两个通道。

11、上述方案中，所述空调四通阀还包括一先导阀，该先导阀采用以下结构形式之一：

（一）单电磁阀式先导阀；

（二）双电磁阀式先导阀；

（三）气动阀式先导阀。

12、上述方案中，所述通气管与所述固定盘采用以下的形式之一固定连接：

（一）所述通气管注塑在所述固定盘上；

（二）所述固定盘上设有若干凹槽，所述通气管嵌设在该凹槽中以实现固定连接；

（三）所述固定盘上设有若干凸起，凸起上开设有通孔，所述通气管套设在凸起上以实现固定连接。

13、上述方案中，所述凹槽为腰型槽。

14、上述方案中，所述的导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚的材料，两侧表面的温差为1度（K，°C）,在1秒内，通过1平方米面积传递的热量，用λ表示，单位为瓦/米·度，w/m·k（W/m·K,此处的K可用℃代替）。

15、上述方案中，所述的旋转盘和固定盘的导热系数设置成小于或者等于10瓦/米•度，比如采用尼龙（PA）、聚四氟乙烯、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。

、上述方案中，第一通气管41接压缩机排气口，第二通气管42接空调蒸发器，第三通气管43接压缩机回气口，第四通气管44接空调冷凝器，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口与压缩机、冷凝器以及蒸发器的连接关系

本实用新型的工作原理及优点如下：本实用新型结构简单、可靠性好，通过在通气管和密封壳体之间增加一隔热桥，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，在保证制冷量或制热量不变的情况下，大大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3555W，制冷量增加了130W；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1090W，能耗降低了2W；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3.26，能效比增加了0.13，节能效率提高了4.20%；（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3970W，制热量增加了170W，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1165W，能耗降低了1W；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3.40,能效比增加了0.15,节能效率提高了4.62%。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11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（0.13），以每台空调增加有色金属1.8公斤计算，需要消耗有色金属8.37万吨。

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隔热型旋转切换式空调四通阀爆炸图；

附图2为本实用新型实施例1隔热型旋转切换式空调四通阀立体图；

附图3为本实用新型实施例1隔热型旋转切换式空调四通阀侧视图；

附图4为本实用新型实施例1隔热型旋转切换式空调四通阀主视图；

附图5为本实用新型图4中A-A处剖视图；

附图6为本实用新型图4中B-B处剖视图；

附图7为本实用新型图4中C-C处剖视图；

附图8为本实用新型实施例1中各通气管的连接示意图；

附图9为本实用新型实施例1中制冷状态的示意图；

附图10为本实用新型实施例1中制热状态的示意图；

附图11为本实用新型实施例2隔热型旋转切换式空调四通阀爆炸图（一）；

附图12为本实用新型实施例2隔热型旋转切换式空调四通阀爆炸图（二）；

附图13为本实用新型实施例3的隔热型旋转切换式空调四通阀爆炸图。

以上附图中：1、壳体；10、后盖；11、第一腔体；12、第二腔体；2、驱动组件；20、旋转块；21、齿轮；22、齿条；23、复位弹簧；24、齿条端盖；25、齿；26、第一先导阀进出口；27、第二先导阀进出口；28、旋转电机；3、旋转阀组件；30、座体；31、旋转盘；32、腰型槽；33、销轴；34、气压平衡通孔；35、连接盘；36、通气柱；4、通气组件；40、固定盘；41、第一通气管；42、第二通气管；43、第三通气管；44、第四通气管；5、前盖；50、通孔。

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1-10：隔热型旋转切换式空调四通阀

参见附图1，该四通阀包括依次连接的壳体1、驱动组件2、旋转阀组件3、通气组件4以及壳体5。壳体1包括后盖10，后盖10上设有若干用于固定的安装孔。

其中，旋转阀组件3包括座体30和旋转盘31，所述座体30为一环状结构，所述旋转盘31为一圆柱体结构，该圆柱体结构靠近通气组件4的一侧端面上设有若干旋转盘凹槽，本实施例中，该旋转盘凹槽采用腰型槽32，该若干腰型槽32沿着圆柱体结构周向间隔布置，所述旋转盘31位于座体30中。

所述驱动组件2具有一驱动端，该驱动端与旋转盘31传动连接以驱使旋转盘31能够绕其中心轴线旋转，本实施例中，驱动组件2包括齿条22、齿轮21以及旋转块20，所述齿21为圆柱齿轮，该圆柱齿轮与齿条22啮合传动，所旋转块20一端与齿轮21的中心固定连接，另一端与旋转盘31的中心固定连接。

其中，所述后盖10、座体30以及固定盘40之间通过销轴33固定连接。

本实施例中，所述齿轮21朝向旋转块20的一端面上设有一齿轮槽，对应旋转块20上设有一花键轴，在工作状态下，所述花键轴插设在齿轮槽中以实现齿轮21和旋转块20的固定连接。本实施例中，所述驱动组件2还包括一复位弹性件，该复位弹性件采用复位弹簧23，复位弹簧23与齿轮21固定连接，以实现齿轮21的旋转复位。

所述通气组件4包括固定盘40和四个通气管，四个通气管穿设并固定在固定盘40中，使得固定盘40通过通气管两边连通，在工作状态下，固定盘40盖合在旋转盘31上，旋转盘31与固定盘30转动配合，迫使旋转盘31每相对固定盘30转动一个状态，有两个通气管于同一个腰型槽32中连通从而形成两个通道。

所述固定盘40和旋转盘31均为一导热系数小于或者等于10瓦/米·度的隔热型圆盘结构。本实施例中，采用尼龙66制成固定盘40和旋转盘31。

在工作状态下，所述的四个通气管相互之间由具有隔热性能的固定盘40连接形成隔热桥，该隔热桥切断所述四个通气管彼此之间的热传递路径；所述旋转盘31与固定盘40转动配合，迫使旋转盘31相对固定盘40在两个停留位置之间来回切换；当旋转盘31相对固定盘40每转动至一个停留位置时，旋转盘31中每个凹槽均与两个通气管相连通，从而使得所述的四个通气管之间形成两条互不连通、且相互隔热的通道。

参见附图8，为各通气管的连接示意图，其中第一通气管41接压缩机排气口，第二通气管42接空调蒸发器，第三通气管43接压缩机回气口，第四通气管44接空调冷凝器。

参见附图9，为空调制冷状态下四通阀的示意图，此时第一通气管41与第四通气管4144相连通，第二通气管42与第三通气管43相连通。

参见附图10，为空调制热状态下四通阀的示意图，此时第一通气管41与第二通气管42相连通，第四通气管44与第三通气管43相连通。

本实施例的隔热型旋转切换式空调四通阀，通过在通气管和前盖5之间增加一隔热桥，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，在保证制冷量或制热量不变的情况下，大大提高了空调的能效比。

进一步地，为了提高四通阀的承压性，在固定盘40的外侧包裹一金属的前盖5，前盖5上开设有四个供通气管穿设的通孔50，前盖5用于保护四通阀内部的结构。

实施例2：隔热型旋转切换式空调四通阀

参见附图11-12，其余与实施例1相同，不同之处在于：所述驱动组件包括一旋转电机28，该旋转电机28的输出端与旋转盘31固定连接。在固定盘40和旋转盘31之间还设有一连接盘35，该连接盘35一侧面上对应固定盘通气管的位置凸设四个通气柱体36，每个通气柱36上沿轴向开设至少一贯穿固定盘两侧面的通气口；所述旋转盘31通过连接盘35与固定盘40转动配合，迫使旋转盘35每相对固定盘40转动一个状态，有两个通气管于同一个腰型槽32中连通从而形成至少两个通道。

实施例3：隔热型旋转切换式空调四通阀

参见附图13，其余与实施例1相同，不同之处在于：所述通气组件4包括固定盘40和六个通气管，六个通气管穿设并固定在固定盘40中，使得固定盘40通过通气管两边连通，在工作状态下，固定盘40盖合在旋转盘31上，旋转盘31与固定盘30转动配合，迫使旋转盘31每相对固定盘30转动一个状态，有两个通气管于同一个腰型槽32中连通从而形成两个通道。其中，另外两个通气用于泄压。

针对上述实施例，本实用新型可能产生的变化描述如下：

1、以上实施例中，所述的旋转盘31与固定盘40的导热系数设置成小于或者等于10瓦/米•度，均采用尼龙66制成旋转盘31与固定盘40，事实上，旋转盘31与固定盘40还可以采用导热系数设置成小于或者等于10瓦/米•度的其它材料制成，比如采用聚四氟乙烯、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，第一通气管41接压缩机排气口，第二通气管42接空调蒸发器，第三通气管43接压缩机回气口，第四通气管44接空调冷凝器。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。

3、以上实施例中，为了提高四通阀的承压性，在所述阀座1外部还包裹有一金属壳体10，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10也是可行的。

4、以上实施例中，还包括一先导阀，该先导阀采用以下结构形式之一：

（一）单电磁阀式先导阀；

（二）双电磁阀式先导阀；

（三）气动阀式先导阀。

需要说明的是，上述方案中，所述“顶”、“底”参考本实用新型图9的方向来描述的，其“前”、“后”、“左”以及“右”都是相对的，以图 9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。