专利名称：一种四季节能冷暖空调热水三用机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种冷暖空调器和热水器的节能技术。
背景技术：
现有冷暖空调器只在夏冬两季有用，春、秋季一般被闲置，这种季节性产品使厂家和商家的大笔资金积压，用户购置的设备也利用率不高，是设备和资金的一种浪费。现有空调器在夏天制冷时向室外环境排放的热量约为空调器压缩机耗电量的3倍，又是一种热量的白白浪费。家用电热水器耗电量大，电能品质利用率低，电热转化比不到1，且一年四季都要用，三口之家以日用热水120公斤从20℃加热到50℃来计算，日耗电约4.2度，年耗电约1500度。因此，提高空调器使用率和热水器的节能已是当今家电行业和节能的有重要意义的研究课题。经检索，目前基于以节约能源这一原理的实用新型有包括专利号为85202970、90201632、90217674、93206750.6、94216590、94237059、95222060、95237765、95228722在内的实用新型15项，发明专利有二项90109269.X“用于调节空气和供给热/冷水的方法”和92110270.4、“制冷热泵热水机”。以上专利所采用的方式大致可归结为两类一类是把风冷冷凝器改用水冷冷凝器替代，而不再保留风冷制冷功能；另一类是在风冷冷凝器入口之前和压缩机排气口之后增加水冷冷凝器。前一类方案适合做热泵热水器，但功能单一，因夏天用冷气量很大，水冷冷凝器需消耗的水量也很大，仅靠生活用水量无法平衡，将造成大量水的浪费，在缺水的城市不可取；后一类方案虽可在夏季兼顾室内空气降温及供应生活用水，但在春、秋、冬季三季不便制取热水，不能一年四季发挥空调器的热泵热水器作用。
专利号为97227264.X的“节能型冷暖空调拖热水器”提出在冷暖空调机回路中增设一个具有五个气室的二位四通阀和二个二位三通阀，使装置分别单独执行制冷气、热气、热水的功能。该装置虽然一年四季可获热水，但不能在制冷气时同时获热水；专利号为95246577.9的“可提供热水的冷暖房间空调器”，属于风冷冷凝器之前接热水器型。
专利号为961212217的一种采用逆流式过冷器的空调用制冷/热蓄冷/热系统，提供了一种通过蓄冷水使制冷循环中从冷凝器流出的制冷剂过冷并提高制冷量的方法。但该专利并未涉及与热水器连用的问题。
本发明人的专利号为00264455.X的“一种双效四季节能冷暖空调热水三用机”介绍了采用一个双通电磁阀和双毛细管双单向阀节流机构的三用机，虽然基本实现了既保留现有冷暖空调器全部功能，又能在四季节能制热水的设想，但是由于回路中只使用了一个气路双通电磁阀和并列双毛细管节流机构设计，使三用机在只作热泵热水器用时的起动期制冷剂会串气到在该模态下不使用的风冷换热器中去，导致循环回路制冷剂量不稳定和制冷剂冷凝废热回收不完全，另外，使用目前市售的二通电磁阀作为制冷剂气路控制用时，在高压高温状态工况下阀芯与阀体间隙因膨胀量不同而发表变化，易出现机械故障。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有空调器和热水器的不足，以及上述发明和实用新型的不完善，通过对现有空调热水器制冷剂循环回路、节流机构、气路换向阀和水冷换热器的改进，提出一种有更高效率、运行可靠、安装方便和有助降低制造成本的四季节能冷暖空调热水三用机，它不仅在夏季能制冷气兼制热水，而且在春秋冬三季也能作单独热泵型热水器之用，比电热水器夏季节能100％，春秋冬三季节能70％。
这种四季节能冷暖空调热水三用机，包括冷暖空调器的室外机O、室内机I、水冷换热器B和运行控制保护系统四大部分，也可附带储热水箱H或电辅助加热储热水箱；所述室内机I保留原空调机室内机，它包括室内机风冷换热器V、室内机风扇F2和风向导流器FD、室内温度传感器K1、室内盘管温度传感器K2，该室内机连接管件的两端留有与室外机的接口V1、V2；所述室外机O包括压缩机C、四通二位换向电磁阀T、室外机风冷换热器S、室外机风扇F1、化霜控制器R、节流器、贮液罐Q，该室外机连接管件的两端留有与室内机的接口阀O1和O2；管路L1连接V1和O1、管路L2连接V2和O2，将室内机I与室外机O组成冷暖空调器制冷/热循环回路，回路内装有制冷剂；所述运行控制保护系统包括现有冷暖空调器的电器控制系统、电器运转部件的电路开关执行元件和遥控器，利用遥控器对空调器的制冷气、制暖气、除湿和吹风运行模态执行设定和起、停控制；室外机中的压缩机C的入口C1与贮液罐Q的出口相连接，四通电磁阀T的低压气出口T3与贮液罐Q的入口q1相连接，接口T2与室外风冷换热器S的高压入气口S1相连接，接口T4接至室外机的接口阀O2，再经连接管L2与室内机风冷冷凝器接口V2相接；其特征在于所述室外机O的压缩机C的排气口C2与气路三通二位换向电磁阀D的入口D1相连接，电磁阀D的出口之一(常开)D2与四通二位换向电磁阀T的高压气入口T1相连接，电磁阀D的出口之二(常闭)D3与室外机新增的接口阀O3相连接；节流器为四节流通路毛细管节流机构，它包括三个单向阀、二段主毛细管和二段辅助毛细管，其典型连接方式是从室外机风冷换热器S的端口S2接单向阀P1的入口，单向阀P1的出口接至主毛细管J1的J1B端，主毛细管J1的另一端J1A接至室外机的接口阀O1；辅助毛细管J2续接于主毛细管J1的J1B端，并与单向阀P1并联，并联交接点在J1B和S2；另一主毛细管J3的入口端与室外机新增的接口阀O4相接，其出口端与两个单向阀P2和P3的入口端共连接于交点J3B；单向阀P2的出口与辅助毛细管J4的入口端J4A共连接，辅助毛细管J4的出口端也接至室外机风冷换热器S的S2端口；单向阀P3的出口则接至主毛细管J1的J1A端，与室外机的接口阀O1连接；室外机新增的接口阀O3经连接管L3与水冷换热器B的制冷剂进口接头B1相连接；水冷换热器B的制冷剂出口接头B2经连接管L4与室外机新增的接口阀O4相连接，过滤G可串接在接头B2之前或之后；水冷换热器B的入水接口b3与其制冷剂出口接头B2共在水冷换热器的一端，入水接口b3留与进水阀W1相接；出水口b4留与用户的热水管或储热水箱相连接；所述运行控制保护系统，是在现有空调器的制冷气[M1]、制热风[M2]和吹风[M5]三个模态外，还增加了从室外吸热制热水[M3]和室内制冷兼制热水[M4]的两种节能制热水模态，从室外吸热制热水[M3]的控制模态是四通电磁阀T处于制热状态(通电态)，气路三通二位换向电磁阀D开(通电态)；压缩机C、室外风扇F1开(通电态)、室内风扇F2电路关(断电态)；室内制冷兼制热水[M4]的控制模态是四通电磁阀T处于制冷状态(断电态)，气路三通二位换向电磁阀D开(通电态)；压缩机C、室内风扇F2开(通电态)、室外风扇F1电路关(断电态)；风向导流器FD处于(通电态)。
所述气路三通二位换向电磁阀D是由电磁辅阀Df和气动主阀Dz构成的组合三通二位换向电磁阀，其辅阀Df和主阀Dz的结构与现有气动四通二位换向电磁阀T基本相同，其辅阀Df为微型四通二位换向电磁阀，包括有辅阀阀体、辅阀芯、阀芯复位弹簧和吸动阀芯的电磁线圈DL，主阀Dz为气动三通二位换向阀，包括有主阀阀体和装在阀腔内两端带有活塞的主阀控制滑块，主阀腔被两个活塞分成三个气室，中间为主气室，两端为控制滑块位置气室；其辅阀Df接有四个与辅阀腔相通的气路毛细管d1、d2、d3和d4，d1为辅阀的公共高压进气管路与主阀的高压进气路管D1连通，d2和d3为主阀Dz滑块的控位气路，分别与主阀体两端的控制滑块位置气室相通，d4为辅阀的公共低压排气管路，与三用机系统中压缩机的吸气低压气路相连通；受电磁线圈DL的通、断电和阀芯复位弹簧的作用，辅阀芯处于不同位置，或使气路d1与d2和d3与d4相通，或使气路d1与d3和d2与d4相通；其主阀Dz接有三个与主气室相通的制冷剂气路管D1、D2和D3，D1为高压进气路管，D2和D3为主阀的常开和常闭出气路管；受主阀体两端的控制滑块位置气室压差的作用，主阀控制块处于不同位置，或使D1与D2相通、而与D3相隔，或使D1与D3相通、而与D2相隔；这种组合三通二位换向电磁阀与现有气动四通二位换向电磁阀T的不同关键点在于，其主阀只有三个外接气路管D1、D2和D3，不设公共排气管，也因此其辅阀的公共低压排气管d4改为与三用机系统中四通二位换向电磁阀T的公共排气管口T3至压缩机的吸气口C1之间的低压吸气管路上任一处q1相连通。
所述水冷换热器B也可兼作过冷换热器，此型式的三用机的节流器为双回路双向节流机构，由一段主毛细管J3和一段制热辅助毛细管J4以及四个单向阀P1、P2、P3和P4组成的；水冷换热器B的制冷剂通道的出口B2与主毛细管J3入口相接，其间可串接过滤器G，过滤器G还可串接在制冷剂回路的液体流道的其它处；主毛细管J3的出口分二路，一路接单向阀P2的入口，另一路接单向阀P3的入口，P2的出口接制热辅助节流毛细管J4，制热辅助节流毛细管J4的出口与单向阀P1的入口及与室外机风冷换热器S的端口S2相连接；单向阀P3的出口与单向阀P4的入口及与室外机所留的接口阀O1相连接；单向阀P1和P4的出口和气路三通二位换向电磁阀D的出口之二(常闭)D3也都与水冷换热器B的制冷剂通道的入口B1连通；制热辅助节流毛细管J4与单向阀P2的位置可以互換；水冷换热器B的出水口b4，可经连接管L6与一段贴在压缩机壳外的水冷盘管A串接后再连至储热水箱或用户的热水管，也可经连接管L6直接与储热水箱H的入水口h1相接。
所述水冷换热器B也兼作过冷换热器时的三用机回路中，其气路三通二位换向电磁阀D的出口之二(常闭)D3和单向阀P1和P4的出口也可都先共接于室外机接口阀03后经连接管L3与水冷换热器B的制冷剂通道的入口B1连通；其主毛细管J3入口端也可先接室外机接口阀O4后经连接管L4与水冷换热器B的制冷剂通道的出口B2连通，其间也可串接过滤器G；所述运行控制保护系统可由现有空调器的遥控系统与安装在热水使用处的有线手控系统的并联组成；所述有线手控系统由一个四极二位联动开关(AN-/4)和一个二极二位联动开关(HZ-P/2)组成；所述四极二位联动开关(AN-/4)的四极进线端都与空调器的火线接头1L相连接，四极联动开关(AN-/4)的四极出线端之一连接气路三通二位换向电磁阀D线圈DL的火线端，四极之二连接至延时继电器ST之后和熔断过载保护器RD的入线端之前的三用机的空调器的压缩机电机MC的火线MC-c1处，四极之三和之四分别与二极二位联动开关(HZ-P/2)的二个极1c和2c的火线端连接；所述二极二位联动开关(HZ-P/2)的一极1c(简称风扇极)的1a位接室外风扇电机MF1的火线端(-XS7)，其1b位接室内风扇电机MF2的火线端(-XS10)，最好与室内风扇的高速风档的火线端相连；二极二位联动开关(HZ-P/2)的另一极2c(简称四通电磁阀极)的2a位接四通二位換向电磁阀T的线圈TL的火线端(-XS6)，其2b位空置；1a位和2a位称室外吸热制热水模态位，1a位和2a联动，即室外风扇电机和四通二位換向电磁阀T保持联动；1b位与2b位称制冷+制热水模态，1b位与2b位联动、但与1a位逆动；气路三通二位换向电磁阀D线圈DL的零线端接至空调器的压缩机的零线端；当储热水箱有电加热器时，三用机在浴室处的控制板也可增加电加热器的开关和控制保护系统。
所述水冷换热器B采用螺旋盘管状套管式换热器，套管的内管为铜管走制冷剂，外管为铝塑管或塑料管，内外管间走水，螺旋盘管状套管式换热器可直接置于储热水箱内；于储热水箱内；所述水冷换热器B也可以是壳管式换热器、或板式换热器。
所述主节流毛细管也可由热力膨胀阀或电子膨胀阀代替。
由于本实用新型的四季节能冷暖空调热水三用机，对上述现有三用机的循环回路、大口径高温制冷剂气路换向阀和节流机构等进行再改进，能使四季节能冷暖空调热水三用机更好地发挥出它的优点。本实用新型采用在室外机O增加了气路三通二位换向电磁阀D和采用了四路节流机构或双回路双向节流机构，以及新增了的水冷换热器B，保留了现有空调机的单独制冷气，制暖气，除湿和吹风模态，增设了从室外吸热制热水和室内制冷气兼制热水的二个节能模态，在夏天可选室内制冷气兼制热水模态(制热水不另耗电)，或在不需热水时选单独制冷气模态(节约用水)；冬天可选供嗳气模态，在不供嗳气时可选从室外吸热制热水模态；春秋季可选从室外吸热制热水模态，制热效能比COP≈3～4，全年制热水比电热水器平均节电约85％；使用电磁辅阀和气动主阀构成的组合三通二位换向电磁阀电磁阀不仅比直接电磁三通二位换向阀价格节约60％，而且十分可靠；水冷换热器使用盘管套管式换热器，加工简便，换热效果好，极廉价，可在开机后2～3分钟内得到热水；盘管套管式水冷换热器置于储热水箱内的结构不仅有结构紧凑美观优点和储热水功能，更重要是它比传统浸泡式盘管控换热器传热性能高，可瞬间出热水，储水箱无需满水即可工作；使用四路节流机构改善了三用机在不同季节工况工作的效率；使用过冷器型式三用机可提高夏天制冷机效率。通过上述一系列的改进措施，使三用机不仅节能效果好，运行可靠性提高，解决了空调器半年闲置难卖和电热水器耗电两大难题，而且结构简化，制造成本降低，更易于生产和推广。
以下结合附图通过实施例进一步详细说明本实用新型的四季节能冷暖空调热水三用机的系统结构和运行模态。
附图1是本实用新型四季节能冷暖空调热水三用机的主要部件、连接关系原理示意图。
附图2是本实用新型将其水冷换热器兼作过冷器用实施例2的主要部件、连接关系原理示意图。
附图3是本实用新型将其水冷换热器兼作过冷器用实施例3的主要部件、连接关系原理示意图。
附图4是本实用新型四季节能冷暖空调热水三用机的一种电路控制图。
具体实施方式
实施例1本实施例的四季节能冷暖空调热水三用机，包括冷暖空调器的室外机O、室内机I、水冷换热器B和运行控制保护系统四大部分(电控制部分图中未画出)，附带有储热水箱H；所述室内机I保留原空调机室内机的全部，见虚线框I内，它包括室内风冷换热器V，室内机风扇F2和风向导流器FD，室内温度传感器K1，室内盘管温度传感器K2，其连接管件的两端留有与室外机的接口V1、V2；所述室外机O，见虚线框O内，它包括现有空调室外机的压缩机C、四通二位换向电磁阀T、室外机风冷换热器S、室外机风扇F1、化霜控制器R、贮液罐Q和留有与室内机的接口阀O1和O2，增添了三通两位换向电磁阀D，采用了由三个单向阀和二段主毛细管以及二段辅助毛细管组成的四节流路节流器，还多留了二个与水冷换热器内管连接用的接口阀O3和O4；整机系统增加了逆流螺旋盘管套管式水冷换热器B，水冷换热器B置于储热水箱H内贴筒内壁由上螺旋而下，套管的内管为铜管走制冷剂，内管入口留有接头B1，经连接管L3与室外机新增的接口阀O3相连接，内管出口留有接头B2，经连接管L4与室外机新增的接口阀O4相连接；内外管间走水，内外管间入水接口b3与内管出口接头B2共一端，入水接口b3留与进水阀W1相接；其出水口b4敞置在储热水箱底部；储热水箱底部留有出水口接出水阀W2，储热水箱还设有溢流管L5，其出水口与出水阀W2的出水口合接一处；使用螺旋盘管套管式水冷换热器，因气流和水流方向不断改变以及水流速快而有很高的换热能力，且加工简便，廉价；把盘管套管式水冷换热器直接置于储热水箱内，不仅有结构紧凑美观优点，和储热水功能，更重要是它比传统浸泡式盘管控换热器传热性能高，可在开机后2～3分钟内得到热水；室外机增设接口阀O3和O4使水冷换热器B可方便地安装在任意所需的地方，或浴室，或室内机处；本实用新型中所述气路三通二位换向电磁阀(D)，虽然可使用直接电磁控制的三通阀，但价格贵，且可靠性不高，在本实施例中所述气路三通两位换向电磁阀D采用电磁辅阀Df和气动主阀Dz构成的组合三通二位换向电磁阀(也称间接式电磁阀)，它由现有四通两位换向电磁阀改制而成的，其辅阀Df和主阀Dz的结构与现有四通两位换向电磁阀T基本相同，不同之处仅在于其主阀的不设制冷剂的公共排气管，且其辅阀的公共低压排气管d4改为与三用机系统中压缩机的吸气低压气路相连通；具体改制方法是把现有四通两位换向电磁阀的辅阀的公共低压排气管d4与主阀的公共排气管D4的连接断开，再把辅阀的公共低压排气管d4与室外机贮液罐Q入气口之前的低压管路上任一处q1接通，并封死主阀公共排气管D4的出口和其上在切断辅阀公共低压排气管时所留下的小口，辅阀的进气管d1继续接在主阀的进气管D1上，辅阀的d2和d3也继续与主阀体两端的控位气室相通；改制后的气路三通两位换向电磁阀D的进气管D1入口与室外机的压缩机C的排气口C2相连接，出口之一(常开)D2与室外机四通二位换向电磁阀T的高压气入口T1相连接，其出口之二(常闭)D3与室外机新增的接口阀O3相连接；所述室外机的节流器为四节流通路毛细管节流机构，包括三个单向阀、二段主毛细管和二段辅助毛细管，其连接方式是从室外机换热器S离压缩机C的远端端口S2接单向阀P1的入口，单向阀P1的出口接至主毛细管J1和辅助毛细管J2的交接点J1B，主毛细管J1的另一端J1A接至室外机的接口阀O1；辅助毛细管J2续接于主毛细管J1的J1B端，并与单向阀P1并联，并联交接点在J1B和S2；另一主毛细管J3的入口端与室外机新增的接口阀O4相接，其出口端与两个单向阀P2和P3的入口端共连接于交点J3B，单向阀P2的出口与辅助毛细管J4的入口端J4A共连接，辅助毛细管J4的出口端也接至室外机换热器S的S2端口；单向阀P3的出口则接至主毛细管J1的J1A端，与室外机的接口阀O1连通；采用四节流通路毛细管节流机构，通过对四段毛细管长度的调节，可使三用机在一年四季不同的工况下都能发挥高的效率，冬天制热气工况的节流通路毛细管最长，室外吸热制热水工况的节流通路毛细管次长，夏天室内制冷气工况的节流通路毛细管最短；本实施例的四季节能冷暖空调热水三用机的室外机安装在室外，水冷换热器和储热水箱安装在浴室，室内机置于客厅或卧室。室内机I和室外机O由连接管路L1、L2连接；水冷换热器B和室外机O由连接管路L3、L4连接；水冷换热器B的入水接口b3与自来水上水阀W1相连接，其出水口敞流至储热水箱；储热水箱底部的出水阀W2出水口与用户热水龙头相接；储热水箱内设有溢流管L5，L5接至出水阀W2出水口；储热水箱也可设浮球阀控制水位。当三用机的压缩机功率在1.8KW以下和冬季水温很低地区使用时，储热水箱可附带辅助电加热器。压缩机功率在1.8KW以上的三用机也可不带辅助电加热器和不用储热水箱，而把水冷换热器B的出水口直接与用户的热水管相接，或在水冷换热器B的出水口接一个手动三通阀，再在三通阀的一路出口接用户的热水管喷淋头，另一路出口接进储热水箱，这样喷淋头可获较大水压。
所述的运行控制保护系统包括现有冷暖空调器的全部电器控制系统，电器运转部件的电路开关执行元件和遥控器；室内制冷/热由遥控器控制，制热水由装在浴室的按钮开关控制。
本实用新型的四季节能冷暖空调热水三用机设置以下五种工作模态，它除包括现有空调的制冷气[M1]、制热风[M2]和吹风[M5]三个模态外，还增加了从室外吸热制热水[M3]和室内制冷兼制热水[M4]的二个节能制热水模态，除湿模态包括在制冷气模态[M1]中。当气路三通二位換向电磁阀D处于停电状态，压缩机的排气经气路三通二位換向电磁阀D的常开通路D2后与原空调机的四通电磁阀T的高压气入口T1相通，即可执行原空调器的所有模态和功能；新增的两个模态的控制和各部件工作特点是当本实施例的四季节能冷暖空调热水三用机执行从室外吸热制热水模态[M3]时，控制特征是四通电磁阀T处于制热状态(通电态)和气路三通二位换向电磁阀D开(通电态)；压缩机C、室外风扇F1开、室内风扇F2和风向导流器FD关，同时压缩机C和室外风扇F1的开/停还受控于室外除霜温传感器R。其制冷剂循环回路为压缩机C→气路三通二位换向电磁阀D的通路(D1→D3)→室外机接口阀O3→连接管L3→水冷换热器B的内管通道(B1→B2)兼过滤器G→连接管L4→室外机接口阀O4→主毛细管J3→单向阀P2→辅助毛细管J2→室外风冷换热器S(作冷凝器用)的通道(S2→S1)→室外机的四通电磁阀T的通路(T2→T3)→贮液罐Q→压缩机C。水路自来水→进水阀W1→水冷换热器B的管间(b3→b4)→储热水箱H→出水阀W2→热水。此状态为从室外吸热制热水态，春秋冬制热水时常使用，比电热水器节电约70％，且制热水速度快。
当本实施例的四季节能冷暖空调热水三用机执行制冷气兼制热水[M4]模态运行时，控制特征是四通电磁阀T处于制冷状态(断电态)和气路三通二位换向电磁阀D开(通电态)；压缩机C、室内风扇F2开、室外风扇F1关，同时压缩机C、室内风扇F2开其开/停还受控于室内温传感器K1和室内温度设定值以及室内管温传感器K2；风向导流器FD的开或停由用户随意决定。其制冷剂循环回路为压缩机C→气路三通二位换向电磁阀D的通路(D1→D3)→室外机接口阀O3→连接管L3→水冷换热器B的内管通道(B1→B2)兼过滤器G→连接管L4→室外机接口阀O4→主毛细管J3→单向阀P3→室外机接口阀O1→连接管L1→室内机风冷换热器V(作蒸发器用)的制冷剂通道(V1→V2)→连接管L2→室外机接口阀O2→室外机的四通电磁阀T的通路(T4→T3)→贮液罐Q→压缩机C。水路自来水→进水阀W1→水冷换热器B的管间(b3→b4)→储热水箱H→出水阀W2→热水。此状态为制冷气兼制热水态，比电热水器节电约100％。
三用机的五种运行模态中电器件电路的开/关设置状态列表如表1所示表1
本实施例采用KFR-50LW/A型2匹马力柜式空调机改制，压缩机功率(制冷态)1900W，制热水功率约6800W，COP≈3.5，室温20℃，自来水温18℃，出水温度42℃，出水量4公斤/分(240公斤/小时)；制热态压缩机功率1950W，出水温度44℃，出水量4.2公斤/分(252公斤/小时)，制热水功率约7600W，COP≈3.8，制热态因室外风冷换热器面积大而效率高。
实施例2附图2是本实用新型三用机实施例2的主要部件、连接关系，它与附图1的实施例区别在于水冷换热器B兼作过冷器用，水冷换热器B的制冷剂入口B1同与气路三通二位換向电磁阀的主阀的出气口D3(常闭口)以及两个单向阀P1和P4的出口相通；其所用的电磁辅阀和气动主阀构成的组合三通二位換向电磁阀的辅阀的公共低压排气口d4是与四通电磁阀T的低压气出口T3至贮液器Q入气口间的低压管路连通，接于贮液罐Q入气口前q1点；其室外机的节流器为双回路双向节流机构。
其完整的结构和连接特征是室外机O的压缩机C的排气口C2与气路三通二位换向电磁阀D的入口D1相连接，电磁阀D的出口之一(常开)D2与四通二位换向电磁阀T的高压气入口T1连接，电磁阀D的出口之二(常闭)D3连接至水冷换热器B的制冷剂通道的入口B1，电磁阀D的辅阀的公共低压排气管d4出口与压缩机C的入口C1之前的低压吸气管路相连通，接点为q1；室外机的节流器为由一段主毛细管J3和一段制热辅助毛细管J4以及四个单向阀P1、P2、P3和P4组成的双回路双向节流机构；水冷换热器B的制冷剂通道的出口B2与主毛细管J3入口相接，其间可串接过滤器G，过滤器G还可串接在制冷剂回路的液体流道的其它处；主毛细管J3的出口分二路，一路接单向阀P2的入口，另一路接单向阀P3的入口，P2的出口接制热辅助节流毛细管J4；单向阀P3的出口与单向阀P4的入口及与室外机所留的接口阀O1相连接；制热辅助节流毛细管J4的出口与单向阀P1的入口及与室外机风冷换热器S的端口S2相连接；单向阀P1和P4的出口也都与水冷换热器B的制冷剂通道的入口B1连通；制热辅助节流毛细管J4与单向阀P2的位置可以互換；水冷换热器B的出水口b4，经连接管L6可与一段贴在压缩机壳外的水冷盘管A串接后再连至储热水箱或用户的热水管，也可直接与储热水箱H的入水口h1相接；由于实施例2的水冷换热器B是装在室外机壳内，采用特制小型壳管换热器或板式换热器，并省去两个接口阀O3和O4，而用直接焊接方式。
本实施例的三通二位换向电磁阀(D)也是采用由电磁辅阀和气动主阀构成的组合三通二位换向电磁阀电磁阀(也称间接式电磁阀)，也采用现有气动四通二位换向电磁阀改制，改制方法同实施例1，改制用的四通二位换向电磁阀与实施例空调机中所用的四通二位换向电磁阀T的通径型号相同。
实施例2的控制方式与实施例1完全一样，但在正常室内制冷气和制热供暖模态时，制冷剂的冷凝液将受到水冷换热器冷水的过冷，温度将从40多度降到20多度，从而提高了制冷量10～20％，又能得到相应增加冷量的热水量。要回收过冷热的三用机必须有储热水箱。回收过冷热并不影响冬季供暖。
实施例2在图2所示模态是处于室内制热气过冷制温水的模态(M2)的控制方式是四通电磁阀T处于制热状态(通电态)，气路三通二位换向电磁阀D关(断电态)；压缩机C、室外、内风扇F1、F2开(通电态)，同时其开/停还受控于室内温传感器K1和室内温度设定值以及室内管温传感器K2；风向导流器FD的开或停由用户随意决定。其制冷剂循环回路为压缩机C→气路三通二位换向电磁阀D的通路(D1→D2)→四通电磁阀T的通路(T1→T4)→室外机接口阀O2→连接管L2→室内机风冷换热器V(作冷凝器用)的制冷剂通道(V2→V1)→室外机接口阀O1→连接管L1→单向阀P4→水冷换热器B的制冷剂通路(B1→B2)→过滤器G→主节流毛细管J3→单向阀P2→辅助毛细管J4→室外风冷换热器S(作蒸发器用)的通道(S2→S1)→室外机的四通电磁阀T的通路(T2→T3)→贮液罐Q→压缩机C。此状态为正常制热态。水路自来水由进水阀W1→水冷换热器B的水通路(b3→b4)→连接管L6→水冷盘管A→贮水箱H；当改为室内制冷气过冷制热水的模态(M1)时，其控制方式是四通电磁阀T处于制冷状态(断电态)和气路三通二位换向电磁阀D关(断电态)；压缩机C、室外、内风扇F1、F2开，同时其开/停还受控于室内温传感器K1和室内温度设定值以及室内管温传感器K2；风向导流器FD的开或停由用户随意决定。其制冷剂循环回路为压缩机C→气路三通二位换向电磁阀D的通路(D1→D2)→四通电磁阀T的通路(T1→T2)→室外风冷换热器S(作冷凝器用)的通道(S1→S2)→单向阀P1→水冷换热器B的制冷剂通路(B1→B2)→过滤器G→主毛细管J3→单向阀P3→室外机接口阀O1→连接管L1→室内机风冷换热器V(作蒸发器用)的制冷剂通道(V1→V2)→连接管L2→室外机接口阀O2→室外机的四通电磁阀T的通路(T4→T3)→贮液罐Q→压缩机C。此状态为正常制冷态。水路自来水由进水阀W1→水冷换热器B的水通路(b3→b4)→连接管L6→水冷盘管A→贮水箱H。
当把四通电磁阀T处于制热状态(通电态)，而气路三通二位换向电磁阀D处于开(通电态)和把四通电磁阀T处于制冷状态(断电态)，而气路三通二位换向电磁阀D开(通电态)，就可得到与实施例1所述的从室外吸热制热水[M3]和室内制冷兼制热水[M4]完全等同的二个节能制热水模态。
由水冷换热器B作冷凝器用的两种制热水模态的循环和控制与实施例1相同。
实施例2用1.25匹分体空调机改制，压缩机功率在0.95KW左右，制热水功率也仅为实施例1的一半左右，约为3～3.8KW。
附图3是本实用新型将其水冷换热器兼作过冷器用实施例3的主要部件、连接关系原理示意图。它与实施例2的区别在于其气路三通二位换向电磁阀D的出口之二(常闭)D3和单向阀P1和P4的出口都先共接于室外机接口阀O3后经连接管L3与水冷换热器B的制冷剂通道的入口B1连通；其主毛细管J3入口端先接室外机接口阀O4后经连接管L4与水冷换热器B的制冷剂通道的出口B2连通，其间也可串接过滤器G；水冷换热器B的出水口直接与储热水箱入水口h1相接。这种连接方式，虽然增加了两个接口阀O3和O4，但使水冷换热器B可根据需要方便地安装在浴室或室内机处等地方，防止严寒天气室外水管内水结冰。
附图4是本实用新型的四季节能冷暖空调热水三用机的一种电路控制图。
本实用新型的四季节能冷暖空调热水三用机的运行控制保护系统是由空调器原有的遥控系统与安装在浴室(热水使用处)的有线手控系统的并联系统组成；遥控系统保留冷暖空调器现有的控制电路；浴室的有线手控系统由一个四极二位联动开关(AN-/4)和一个二极二位联动开关(HZ-P/2)组成；四极二位联动开关(AN-/4)的四极进线端都与空调器的火线接头1L相连接，所述四极联动开关(AN-/4)的四极出线端之一连接气路三通二位换向电磁阀D线圈DL的火线端，四极之二连接至延时继电器ST之后和熔断过载保护器RD的入线端之前的三用机的空调器的压缩机电机MC的火线MC-c1处，四极之三和之四分别与二极二位联动开关(HZ-P/2)的二个极的火线端(1c)和(2c)连接；所述二极二位联动开关(HZ-P/2)的一极1c(简称风扇极)的1a位接室外风扇电机MF1的火线端-XS7，其1b位接室内风扇电机MF2的火线端-XS10，最好与室内风扇的高速风档的火线端相连；二极二位联动开关(HZ-P/2)的另一极2c(简称四通电磁阀极)的2a位接四通二位換向电磁阀T的线圈TL的火线端-XS6，其2b位空置；1a位和2a位称室外吸热制热水模态位，1a位和2a联动，即室外风扇电机和四通二位換向电磁阀T保持联动；1b位与2b位称制冷+制热水模态，1b位与2b位联动、但与1a位逆动；气路三通二位换向电磁阀D线圈DL的零线端接至空调器的压缩机的零线端，其余电器(压缩机，室内、外风扇电机和四通二位換向电磁阀T)的零线端均利用空调器现有电路的零线，维持不变；当储热水箱有电加热器时，三用机在浴室处的控制板也可增加电加热器的开关和控制保护系统；柜式空调机的主控板在室内机上，但双热水电控回路联接方式基本相同。
权利要求1.一种四季节能冷暖空调热水三用机，包括冷暖空调器的室外机O、室内机I、水冷换热器B和运行控制保护系统四大部分，也可附带储热水箱H或电辅助加热储热水箱；所述室内机I保留原空调机室内机，它包括室内机风冷换热器V、室内机风扇F2和风向导流器FD、室内温度传感器K1、室内盘管温度传感器K2，该室内机连接管件的两端留有与室外机的接口V1、V2；所述室外机O包括压缩机C、四通二位换向电磁阀T、室外机风冷换热器S、室外机风扇F1、化霜控制器R、节流器、贮液罐Q，该室外机连接管件的两端留有与室内机的接口阀O1和O2；管路L1连接V1和O1、管路L2连接V2和O2，将室内机I与室外机O组成冷暖空调器制冷/热循环回路，回路内装有制冷剂；所述运行控制保护系统包括现有冷暖空调器的电器控制系统，电器运转部件的电路开关执行元件和遥控器，利用遥控器对空调器的制冷气、制暖气、除湿和吹风运行模态执行设定和起、停控制；室外机中的压缩机C的入口C1与贮液罐Q的出口相连接，四通电磁阀T的低压气出口T3与贮液罐Q的入口q1相连接，接口T2与室外风冷换热器S的高压入气口S1相连接，接口T4接至室外机的接口阀O2，再经连接管L2与室内机风冷冷凝器接口V2相接；其特征在于所述室外机O的压缩机C的排气口C2与气路三通二位换向电磁阀D的入口D1相连接，电磁阀D的常开出口D2与四通二位换向电磁阀T的高压气入口T1相连接，电磁阀D的常闭出口D3与室外机新增的接口阀O3相连接；节流器为四节流通路毛细管节流机构，它包括三个单向阀、二段主毛细管和二段辅助毛细管，其典型连接方式是从室外机风冷换热器S的端口S2接单向阀P1的入口，单向阀P1的出口接至主毛细管J1的J1B端，主毛细管J1的另一端J1A接至室外机的接口阀O1；辅助毛细管J2续接于主毛细管J1的J1B端，并与单向阀P1并联，并联交接点在J1B和S2；另一主毛细管J3的入口端与室外机新增的接口阀O4相接，其出口端与两个单向阀P2和P3的入口端共连接于交点J3B；单向阀P2的出口与辅助毛细管J4的入口端J4A共连接，辅助毛细管J4的出口端也接至室外机风冷换热器S的S2端口；单向阀P3的出口则接至主毛细管J1的J1A端，与室外机的接口阀O1连接；室外机新增的接口阀O3经连接管L3与水冷换热器B的制冷剂进口接头B1相连接；水冷换热器B的制冷剂出口接头B2经连接管L4与室外机新增的接口阀O4相连接，过滤G可串接在接头B2之前或之后；水冷换热器B的入水接口b3与其制冷剂出口接头B2共在水冷换热器的一端，入水接口b3留与进水阀W1相接；出水口b4留与用户的热水管或储热水箱相连接；所述运行控制保护系统，是在现有空调器的制冷气[M1]、制热风[M2]和吹风[M5]三个模态外，还增加了从室外吸热制热水[M3]和室内制冷兼制热水[M4]的两种节能制热水模态，从室外吸热制热水[M3]的控制模态是四通电磁阀T处于制热状态即处于通电态，气路三通二位换向电磁阀D开处于通电态；压缩机C、室外风扇F1开、室内风扇F2和风向导流器FD电路关；室内制冷兼制热水[M4]的控制模态是四通电磁阀T处于制冷状态即处于断电态，气路三通二位换向电磁阀D开处于通电态；压缩机C、室内风扇F2开、室外风扇F1电路关；风向导流器FD的开或停由用户随意决定。
2.如权利要求1所述的四季节能冷暖空调热水三用机，特征在于所述气路三通二位换向电磁阀D是由电磁辅阀Df和气动主阀Dz构成的组合三通二位换向电磁阀，其辅阀Df和主阀Dz的结构与现有气动四通二位换向电磁阀T基本相同，其辅阀Df为微型四通二位换向电磁阀，包括有辅阀阀体、辅阀芯、阀芯复位弹簧和吸动阀芯的电磁线圈DL，主阀Dz为气动三通二位换向阀，包括有主阀阀体和装在阀腔内两端带有活塞的主阀控制滑块，主阀腔被两个活塞分成三个气室，中间为主气室，两端为控制滑块位置气室；其辅阀Df接有四个与辅阀腔相通的气路毛细管d1、d2、d3和d4，d1为辅阀的公共高压进气管路与主阀的高压进气路管D1连通，d2和d3为主阀Dz滑块的控位气路，分别与主阀体两端的控制滑块位置气室相通，d4为辅阀的公共低压排气管路，与三用机系统中压缩机的吸气低压气路相连通；受电磁线圈DL的通、断电和阀芯复位弹簧的作用，辅阀芯处于不同位置，或使气路d1与d2和d3与d4相通，或使气路d1与d3和d2与d4相通；其主阀Dz接有三个与主气室相通的制冷剂气路管D1、D2和D3，D1为高压进气路管，D2和D3为主阀的常开和常闭出气路管；受主阀体两端的控制滑块位置气室压差的作用，主阀控制块处于不同位置，或使D1与D2相通、而与D3相隔，或使D1与D3相通、而与D2相隔；这种组合三通二位换向电磁阀与现有气动四通二位换向电磁阀T的不同关键点在于，其主阀只有三个外接气路管D1、D2和D3，不设公共排气管，也因此其辅阀的公共低压排气管d4改为与三用机系统中四通二位换向电磁阀T的公共排气管口T3至压缩机的吸气口C1之间的低压吸气管路上任一处q1相连通。
3.如权利要求1所述的四季节能冷暖空调热水三用机，特征在于所述水冷换热器B也可兼作过冷换热器，此型式的三用机的节流器为双回路双向节流机构，由一段主毛细管J3和一段制热辅助毛细管J4以及四个单向阀P1、P2、P3和P4组成的；水冷换热器B的制冷剂通道的出口B2与主毛细管J3入口相接，其间可串接过滤器G，过滤器G还可串接在制冷剂回路的液体流道的其它处；主毛细管J3的出口分二路，一路接单向阀P2的入口，另一路接单向阀P3的入口，P2的出口接制热辅助节流毛细管J4，制热辅助节流毛细管J4的出口与单向阀P1的入口及与室外机风冷换热器S的端口S2相连接；单向阀P3的出口与单向阀P4的入口及与室外机所留的接口阀O1相连接；单向阀P1和P4的出口和气路三通二位换向电磁阀D的常闭出口D3也都与水冷换热器B的制冷剂通道的入口B1连通；制热辅助节流毛细管J4与单向阀P2的位置可以互換；水冷换热器B的出水口b4，可经连接管L6与一段贴在压缩机壳外的水冷盘管A串接后再连至储热水箱或用户的热水管，也可经连接管L6直接与储热水箱H的入水口h1相接。
4.如权利要求1所述的四季节能冷暖空调热水三用机，特征在于所述水冷换热器B也兼作过冷换热器时的三用机回路中，其气路三通二位换向电磁阀D的常闭出口D3和单向阀P1和P4的出口也可都先共接于室外机接口阀O3后经连接管L3与水冷换热器B的制冷剂通道的入口B1连通；其主毛细管J3入口端也可先接室外机接口阀O4后经连接管L4与水冷换热器B的制冷剂通道的出口B2连通，其间也可串接过滤器G；
5.如权利要求1所述的四季节能冷暖空调热水三用机，特征在于所述运行控制保护系统可由现有空调器的遥控系统与安装在热水使用处的有线手控系统的并联组成；所述有线手控系统由一个四极二位联动开关(AN-/4)和一个二极二位联动开关(HZ-P/2)组成；所述四极二位联动开关(AN-/4)的四极进线端都与空调器的火线接头1L相连接，四极联动开关(AN-/4)的四极出线端之一连接气路三通二位换向电磁阀D线圈D L的火线端，四极之二连接至延时继电器ST之后和熔断过载保护器RD的入线端之前的三用机的空调器的压缩机电机MC的火线MC-c1处，四极之三和之四分别与二极二位联动开关(HZ-P/2)的二个极1c和2c的火线端连接；所述二极二位联动开关(HZ-P/2)的风扇极1c的1a位接室外风扇电机MF1的火线端(-XS7)，其1b位接室内风扇电机MF2的火线端(-XS10)，最好与室内风扇的高速风档的火线端相连；二极二位联动开关(HZ-P/2)的四通电磁阀极2c的2a位接四通二位換向电磁阀T的线圈TL的火线端(-XS6)，其2b位空置；1a位和2a位称室外吸热制热水模态位，1a位和2a联动，即室外风扇电机和四通二位換向电磁阀T保持联动；1b位与2b位称制冷+制热水模态，1b位与2b位联动、但与1a位逆动；气路三通二位换向电磁阀D线圈DL的零线端接至空调器的压缩机的零线端；当储热水箱有电加热器时，三用机在浴室处的控制板也可增加电加热器的开关和控制保护系统。
6.如权利要求1所述的四季节能冷暖空调热水三用机，特征在于所述水冷换热器B采用螺旋盘管状套管式换热器，套管的内管为铜管走制冷剂，外管为铝塑管或塑料管，内外管间走水，螺旋盘管状套管式换热器可直接置于储热水箱内。
7.如权利要求1所述的四季节能冷暖空调热水三用机，特征在于所述水冷换热器B也可以是壳管式换热器或板式换热器。
8.如权利要求1所述的四季节能冷暖空调热水三用机，特征在于所述主节流毛细管也可由热力膨胀阀或电子膨胀阀代替。
专利摘要本实用新型的四季节能的冷暖空调热水三用机，其特征是在原有空调器上增加了逆流式水冷换热器和三通二位换向电磁阀，采用了四节流通路毛细管节流机构和电磁辅阀与气动主阀构成的三通二位换向电磁阀，增设了制冷态和制热态的两种节能制热水控制模态，还可采用双回路双向节流机构，或把螺旋盘管套管式水冷换热器直接置于储热水箱中；从而使三用机具有夏制冷气兼制热水、冬供暖气兼得温水、春秋冬三季快速即时供热水等多项功能，可一年四季使用，并有高效节能，比电热水器年均节电约85％，结构简化，制造成本低的优点，解决了空调器半年闲置难卖和电热水器耗电两大难题，对厂家和用户有大的经济效益。
文档编号F24F3/00GK2558908SQ0222034
公开日2003年7月2日 申请日期2002年4月28日 优先权日2002年4月28日
发明者陈则韶 申请人:中国科学技术大学