阀组件和包含阀组件的空调系统 【发明领域】
本发明涉及用于控制流体在多个口之间流动的阀组件。本发明提供的空调系统中的四通转换阀组件和根据冷却模式或加热模式选择性地使系统工作的方法是特别有用的，因此下面将特别针对该应用领域进行描述，但是很显然，本发明及其本发明的特征还可以被有益地用于很多其它领域。
目前用于空调系统中的四通转换阀必须适应很大的压力差，该压力差为30个大气压或更多。当用较小量的力同时从一种工作状态转换到另一种工作状态时，这种高压差很难保证阀在高压区不产生泄漏。Van Allen的美国专利2855000中用一个仅进行简单转换操作的简易型手动操作转换阀而解决了这一问题。此后开发的其它四通转换阀都具有比较复杂的结构而且价格昂贵，这些实例示于例如美国专利5462085和5507315中。
现有的空调系统还存在很多其它问题。一个问题是系统在加热模式(冬季)或冷却模式(夏季)下工作时出现的结霜或结冰。当在加热模式下出现结霜时，常用的补救办法是转换到冷却模式以便将外部盘管加热，而且同时还关断风扇。这样做的结果是使大量能量损失，并且使加热时间减少和导致加热能力降低。当在冷却模式下出现结霜时，常用的补救办法是关断压缩机和／或停止或改变风扇的速度，由此也会导致能量、时间和冷却能力的损失。此外，压缩机间断工作对于压缩机是有害的而且需要在其恢复工作之前等待几分钟。此外，为了防止在冷却模式中结霜，一般将系统设计成使其在明显高于冰点例如约为7℃的温度下起动蒸发器以便适应外部温度地变化；这与例如当在温度接近0℃时的工作相比，降低了系统的效率和冷却能力。
现有空调系统中存在的另一个问题是例如当关闭房间等场所使得待冷却或加热的封闭空间的体积明显减小时，需降低系统的冷却或加热能力。现有的空调系统一般仅在需降低冷却或加热能力时才关断。然而，这种降低能力的方式还会降低系统的整体效率并浪费能量。此外，系统频繁地间断会降低压缩器和风扇的有效寿命。本发明目的与简述
本发明的一个目的是提供一种改进的阀组件，这种阀组件能在没有泄漏的情况下承受较大的压力差，而且可以用较小的力将阀组件从一种工作状态转到另一种工作状态，并且所述阀组件可以提供特别是相对于温度和／或输出的其它控制。本发明的另一个目的是提供一种包含阀组件的系统和空气调节方法，所述阀组件不仅可以用作对系统从冷却到加热的工作状况进行转换的正常转换阀而且反过来也一样，还可以作为能在每种工作状况中完成多种控制功能的控制阀使用，所述工作状况包括防止结霜，除霜，需要时用比目前的空调系统中更有效的方式降低系统功率。
按照本发明的一个方面，其提供一种控制流体在至少包括一个高压口和一个低压口的多个口之间流动的阀组件，所述阀组件包括：带有多个口的基座；和可相对于基座转到多个工作位置的阀部件。阀部件具有面对基座的控制表面和面对远离基座一侧的另一表面，控制表面可以根据阀部件相对于基座的位置控制流体在各口之间的流动。阀部件控制表面的中部区域形成低压腔，而且在完全环绕低压腔的外部区域上形成环形高压腔。
按照上述优选实施例中的进一步特征，阀组件进一步包括慢作用通道，该通道在阀组件处于工作位置时，用于从高压腔向阀部件的另一表面施加高压以便将阀部件牢固地压到使其与基座密封接触，并由此将高压腔与低压腔隔离；控制阀，该阀通常是闭合的，但是可以选择性地打开以便释放施加到阀部件另一表面上的高压，并由此使阀部件运动到另一个工作位置；和从阀部件的环形高压部分到阀部件的另一表面的通路，该通道可以使阀部件的控制表面与基座靠得足够近从而能在控制阀打开并移到另一个工作位置时使高压腔与低压腔基本上隔离。因为由基座和阀部件之间的高压腔产生的薄空气垫完全围绕着阀部件，所以后者的隔离是不完全的，但是其足以使得该阀作为控制阀使用以完成多种控制功能，特别是达到温度控制和／输出控制的目的。
正如下面将要描述的那样，按照上述特征构成的阀组件在阀组件处于工作状态时能在很大程度上防止其高压区产生的泄漏，而且通过施加较小的力便能使阀转换到另一种工作状态，并且允许阀在任一工作位置上都能完成多种重要的控制功能。因此与以前的结构相比，可以使阀组件的结构简单，价格便宜且形状紧凑，而且对按照夏天的冷却模式和冬天的加热模式工作的空调系统特别有用。
因此，按照本发明的另一个方面，其提供一种通过使流体压缩和膨胀对封闭的空间进行空气调节的空调系统，所述空调系统包括：设在封闭空间内的室内热交换器；设在封闭空间外部的室外热交换器；具有低压侧和高压侧的压缩机；和转换阀。转换阀包括：基座，基座上带有与压缩机的低压侧相连的低压口，和与压缩机的高压侧连接的高压口；可相对于基座转动的阀部件；用于驱动阀部件的旋转式电机驱动器；和用于控制旋转式电机驱动器选择性地驱动阀部件的控制器，所述选择性地驱动阀部件是指(a)在第一位置上，低压口与室内热交换器相连而高压口与室外热交换器相连从而确定了低压区，该低压区包含了用流体冷却封闭空间的室内热交换器；(b)在第二位置上，高压口与室内热交换器相连，而低压口与室外热交换器相连，由此确定了高压区，该高压区包含了用流体加热封闭空间的室内热交换器。控制器还控制旋转式电机驱动器选择性地驱动阀部件使之进入除了和优选第一和第二位置之间的至少一个另一位置。当将阀推向另一个位置时，阀部件的结构能够使高压区与低压区基本上保持隔离，而且能够完成至少一个附加的控制功能。
一个所述的附加功能是将一部分流体从高压口分流到低压口从而在不干扰压缩机工作的情况下控制系统内的温度。另一种所述的附加功能是缩小低压口相对于与其相连的热交换器的有效截面积，从而在不干扰压缩机工作的情况下控制系统的输出。另一个控制功能是选择性地打开和关闭控制阀，从而不仅可进行转换操作，而且还控制从高压口向低压口的泄漏从而达到在阀和所有位置上控制温度的目的。
因此可以启动这种空调系统来完成多种不同的控制功能，这些功能包括当需要时用连续的或间断的方式防止结霜或过热，以及减小系统容量。这允许按最大效率设计空调并按照变化条件对其进行连续控制。
按照本发明的另一个方面，其提供一种对封闭空间进行空气调节的方法，该方法具有上述优点。
通过以下描述将能更清楚地理解本发明的其它特征和优点。附图简述
在此，仅参照附图中给出的实例来描述本发明。
图1是分解的三维视图，其表示按本发明构成的阀组件的优选形式；
图2是分解的三维视图，其仅表示图1中所示阀组件的基座安装口和阀部件的相对侧；
图3是图1中的阀组件处于组装状态下的剖面图；
图4a和4b表示沿着图3中的剖开线Ⅳ-Ⅳ开的耦联盘相对于图1中的阀部件的两个位置；
图5a和5b表示沿图3中的剖开线Ⅴ-Ⅴ剖开的图1所示阀组件中阀部件的两个正常工作位置；
图6a和6b表示包含图1所示阀组件的空调系统，所述阀组件带有分别处于图4a和5b中冷却模式位置和加热模式位置的阀部件；
图7和图8a-8c表示耦联盘和阀部件在结构上的变化；
图9示意性地表示电控制系统，其控制阀组件中的旋转式电机以便不仅可从一种工作状态转换到另一种状态，而且还可以提供经控制的从高压区到低压区的泄放量或放出量，以便在不干扰系统工作的情况下防止结霜或除霜。
图10a-10f是与图5a和5b相类似的视图，其表示如何有控制地形成泄放以便防止结霜或除霜。
图11a-11c是与图10a-10c类似的视图，其表示在不干扰系统工作的情况下如何操作阀组件来降低容量；
图12a-12c与图8a-8c相对应，但是其表示的是一种变型，其中可以操作阀组件在不干扰系统工作的情况下完成控制功能；
图13和14表示本发明所述阀组件的两种进一步的应用；
图15是分解的三维视图，其表示按照本发明构成的阀组件的另一种优选形式；
图16a和16b是三维视图，其表示图15所示组件中阀部件的两个相对侧面；
图17a是底视图，其表示图15所示阀组件中阀部件的控制表面；
图17b是顶视图，其表示与图15所示阀组件中的阀部件共同作用的基座安装孔；
图18a和18b表示包含图15所示阀组件的空调系统，所述阀组件带有分别处于冷却模式位置和加热模式位置的阀部件；
图19和19a示意性地表示图15的阀组件，该组件处于正常的冷却位置上；
图20-23示意性地表示处于冷却模式下但在不同位置上的阀组件，其控制为进行温度控制而设置的一对分流管线；
图20a、20b-23a、23b表示在分别由图20-23示出的每个阀位置上对控制阀进行的两种可供选择的控制；
图24-27和24a-27b是与图19-23b对应的视图，但是其表示处于加热模式位置上的阀部件。优选实施例的详细描述
图1-6b中示出的阀组件既作为按照冷却模式或加热模式启动系统的空调系统中的四通转换阀，又作为完成两种模式下多种控制功能中任何一项功能的控制阀。如图6a和6b示意性示出的空调系统包括压缩机2；室内热交换器或盘管4(在冷却模式下起蒸发器的作用)；室外热交换器或盘管6(在冷却模式下起冷凝器的作用)；和阀组件8，其具有与压缩器2的入口相连的低压口LPC，和与压缩器2的出口相连的高压口HPC。阀组件8具有另外两个根据空调系统的特定工作状态与口LPC和HPC相连的口HXI和HXO。因此，图6a表示了冷却模式的工作状态，其中口HXI将低压从口LPC连接到室内热交换器4，而口HXO将高压从口HPC连接到室外热交换器6；而图6b表示的是加热模式下的工作状态，其中口HXO将低压从口LPC连接到室外热交换器6，而口HXI将高压从口HPC连接到室内热交换器4。
图1-3中更详细地示出了阀组件8的结构。所述阀组件包括带有四个口LPC、HPC、HXI、HXO的基座10，所述各口分别通过管线L1-L4连接到压缩机2、室内热交换器4和室外热交换器6。阀组件8进一步包括总体标号为20的阀部件，阀部件可以相对于两个工作位置转动以便控制四个口之间的气体流动并进行冷却和加热模式的操作。通过总体标号为30的驱动器和总体标号为40的耦联部件或盘可以使阀部件20转动到它的两个工作位置。
阀部件20、耦联盘40以及驱动器30的一部分封闭在外壳50中，而外壳50气密地密封到基座10上。驱动器30的保持部件封闭在固定于外壳50上端的第二外壳60内。
形成外壳50底壁的基座10包括限定四个口的多个孔。通过管线L1连接到压缩机2中低压入口上的口LPC(参见图6a，6b)是具有最大截面面积的口，而且该口处于基座10的中部。通过管线L2与压缩机2的高压出口相连的口HPC处于靠近基座10外周边的位置上。通过管线L3与室内热交换器4相连的口HXI、和通过管线L4与室外热交换器6相连的口HXO位于基座10外周边上的口HPC的相对两侧上。
基座10进一步包括位于其内表面上的制动件11。该制动件与阀部件20共同作用将阀部件定位在其两个工作位置上，一个工作位置用于进行冷却模式的操作，而另一个位置用于进行加热模式的操作。
如图2中详细示出的那样，阀部件20的控制表面(面对基座10的表面)包括两个闭环的同心肋状构件21、22。肋状构件21是位于阀部件20控制表面中部的内封闭环；该封闭环确定了位于与基座10的低压口LPC连通的表面中部区域内的内低压腔或区。肋状构件22是一个外部的环形封闭环；它与内肋状构件21一起确定了完全环绕内部低压区23并与基座上的高压口HPC连通的外部高压区。高压区24包括两个与通道24c，24d连在一起以便完全围住低压区23的侧区24a、24b。
为了下述目的，穿过阀部件20的高压区24形成小孔25，而穿过其低压区23形成大孔26。
阀部件20的另一表面(如图1所示)面对耦联盘40。该表面包括形成两个凸起面28的外周壁27，所述凸起面28在径向相对的位置上朝阀部件的内侧径向伸出，所述表面上还形成沿近似60℃的弧线伸展的槽口29。如下面将要更详细描述的那样，凸起面28和槽口29与耦联盘40共同作用以便通过空动联接(lost-motion coupling)将阀部件20联接到驱动器从而在阀部件不转动的情况下使耦联盘有少量转动。
如上所述，驱动器30分成两部分。一部分包括封闭在外壳50内的部件，这些部件包括阀部件20和耦联盘40；而另一部分处于外壳50的外部并封闭在固定于外壳50上端的第二外壳60内。
位于外壳50外部(且位于外壳60内)的驱动器30的部件包括电机31，该电机优选为步进电机，其带有使盘33转动的转轴32。盘33上带有一对设在盘的对侧上且径向对准转轴的永久磁铁33a，33b。
位于外壳50内部的驱动器30的部件包括可转动地安装在销轴35上的另一个盘34，所述销轴35固定到可旋转的端盘35a上。盘34带有一对与盘34的转轴径向对准的永久磁铁34a，34b。外壳50内的盘34上的永久磁铁34a，34b与外壳60内的盘33上的永久磁铁33a，33b具有相同的圆形结构，并且能恰当地与这些磁铁轴向对齐从而在两个盘之间形成磁耦联，由此在外壳50外部的盘33转动时能使外壳50内部的盘34产生相应转动。
借助于由盘34带动的驱动齿轮36和与耦联盘40相联的减速箱37并通过耦联盘40把外壳50内盘34的转动传递到阀部件20上。
减速箱37是如图3最佳示出的的两级行星齿轮型减速箱。所述减速箱包括带有用于容纳盘34之驱动齿轮36的中心开口的外壳37a，固定到外壳37a内表面上的内啮合齿轮37b，和与内啮合齿轮37b共同作用的两级行星齿轮38a，38b。第一级38a包括三个与内啮合齿轮37b相啮合以便使盘39转动的行星齿轮。盘39本身固定到与第二级38b的三个行星齿轮相啮合的驱动齿轮39a上，后述的三个齿轮也与内啮合齿轮37b相啮合。这种布置使得在盘34产生快速转动时导致盘39和其减速箱37的行星齿轮38b产生慢速转动。安放在减速箱外壳37a的相应凹槽中的外壳50内表面上的凸起50a可以防止减速箱外壳在行星齿轮转动期间产生转动。
耦联盘40上设有三个放在三个第二级行星齿轮38b的开口内的短轴41，从而使盘39在减速箱37输出端上的慢速转动引起耦联盘40的慢速转动。如从图1中所能最清楚地看到的那样，通过一对径向延伸的且由弹簧加载的耦联销42、43以可屈服的方式将耦联盘40的旋转运动传递到阀部件20上，所述耦联销与阀部件20中环形壁27内表面上的凸起面相啮合。
耦联盘40不仅把阀部件20耦联到驱动器上，而且还与大孔26共同作用以便控制施加到阀部件上的流体压力。为了后一个目的，耦联盘40上设有一对控制阀元件44，45，每一个控制阀元件都适合于根据耦联盘40相对于阀部件20的位置覆盖或不覆盖大孔26。耦联盘40进一步包括安放在阀部件20的槽口29内的对应销46，其限制耦联盘40相对于阀部件转动。
现在将参照图4a-6b详细描述使空调系统从冷却模式(夏天)转换到加热模式(冬天)或进行相反转换的转换操作。
假设阀部件20处于图5a所示的位置上，它将使空调系统进行如图6a所示冷却模式的操作。在阀部件20的这一工作位置上，把低压从口LPC(连接到压缩机2的低压侧)连接到引向室内热交换器4的口HXI，而且将高压从口HPC(连接到压缩机的高压侧)连接到引向室外热交换器6的口HXO，由此进行如图6a所示的冷却模式的操作。
当阀部件处于图5a所示的工作位置时，在阀部件高压区24中出现的高压经过起慢作用通路作用的小孔25传递到阀部件的对侧(图1中示出的那侧)。由于阀部件这一侧的表面面积远大于阀部件对侧高压区的表面面积，所以通过通路25施加的高压能有效地将阀部件20牢固地压向基座10，从而产生防止气体泄漏的紧密密封。
当需要改变阀部件的工作位置以进行图6b中所示的加热模式的操作时，需激励驱动器的电机31使驱动盘33转动，如上所述，驱动盘33处于外壳50的外部。然而借助于外驱动盘33上的永久磁铁33a、33b和内驱动盘34上的磁铁34a、34b产生的磁耦联把电机31的旋转运动通过外壳50内的减速箱37传递到内驱动盘34。因此，通过减速箱37中两级行星齿轮的传输可以将驱动盘34的旋转速度降低从而使通过短轴41耦联在第二级行星齿轮上的旋转耦联盘40处于较低的速度。例如，两级变速箱37中的每一级都可以产生25∶1的减速比，所以整个减速箱37的减速传动比为50∶1。
在耦联盘40的初始位置上(如图4a中所示在其开始转动之前)，它的销46处于阀部件20中的槽口29(图1)的一端。而且，耦联盘的控制阀元件44、45中的一个将封闭阀部件20中的大孔26从而如上所述通过小孔25产生高压密封效果。
在耦联盘40开始运动的瞬间，和在阀部件20开始运动之前，各控制阀元件44、45并不盖住阀部件中的大孔26。这将瞬时释放将阀部件20压向基座10的高压，因此，通过耦联盘40能容易地使阀部件转动。
耦联盘40转动时使耦联盘上由弹簧加载的销42、43产生相对于阀部件20的运动(见图4b)，该运动持续到所述销与阀部件侧壁27内表面上的凸起28相啮合为止而且因此使阀部件转动到图5b中所示的工作位置。该位置是通过基座10上的制动件11与阀部件外部高压区24的相对端形成啮合而确定的。因此制动件11可以防止阀部件20产生进一步转动从而使耦联盘40相对于阀部件转动到使44、45中的另一个盖住大孔26，由此恢复通过慢作用通路25施加到阀部件上的高压密封。现在处于图5b中所示位置上的阀部件通过与槽口29另一端形成啮合的销46来确定，进而，可以进行如图6b中所示的空调系统的加热模式的操作。
在所述的结构中，上述转换操作所花时间为1．0-1．5秒。然而，如果需要的话可以通过控制阀的电机31使转换操作减慢以避免例如对空调系统产生突然冲击。
当需要进行冷却模式操作的转换时，应沿相反方向激励电机M，从而产生与上述相同的作用顺序并使阀部件20移回到图5a中所示的位置，进而进行如图6a中所示的空调系统的冷却模式操作。
图7和图8a-8c表示一种变型例，其中凸起面28构成弯曲的细长部件128的形式，该弯曲的细长部件128上带有三个凸起的成形部分128a、128b、128c。每个凸起的成形部分伸展的弧度约为120°。它们被与弧形槽口29对应的约为60°的槽口129隔开(图1)。此外，耦联盘40上设有两个径向肋146，所述径向肋可在凹槽129中运动并且与上述可在图1中的槽口29内运动的销46起相同的作用。
如图8a-8c中详细示出的那样，耦联盘40上由弹簧加载的销43用与上述同样的方式作用在两个凸起元件128的凸起面128a、128b、128c上，首先释放施加到阀部件20上的高密封压力，然后使阀部件转到其新的工作位置。因此，当阀部件准确地处于工作位置时，准确地处于阀部件的孔26之上的耦联盘的控制阀元件44将关闭，从而将高密封压力施加到上述的阀部件上。当阀部件移动到新的工作位置上时，耦联盘40首先转动将控制阀元件44置于远离孔26的位置(图8b，8c)，由此释放高密封压力，从而在销42、43与中间的凸起面128b啮合时，耦联盘将使阀部件转到其新的工作位置。如上所述，在销11的作用下耦联盘将停在该工作位置上，然后耦联盘40将继续运动，克服中间凸起面128b直至到达端部凸起面128c；在该位置上其另一个控制阀元件45将盖住孔26从而恢复施加到阀部件上的高密封压力。
上述阀组件的一个重要特征是，在阀部件20没有准确地处于其两个工作位置的其中一个上的所有时间内自动地保持阀部件20非常靠近基座10并且通过薄空气垫彼此隔离。在阀部件20没有准确地处于其工作位置的其中一个上的所有时间内，通过从阀部件20中带肋的表面处的圆形高压区24到阀部件另一表面的泄漏，这个封闭的空间进行自动地自我调节。因此，在阀部件周围的任何点上阀部件20都会相对基座10倾斜或与其分离，由此形成的间隙将使得来自环形高压区24的高压通过该空隙施加到阀部件20的对面，因此使阀部件恢复到其与基座密闭的位置。
因此，阀部件20的这种调节作用可以产生薄空气垫，薄空气垫有利于进行从一种工作状况转换到另一种工作状况的转换操作。尽管这种空气垫会产生一些泄漏，但是泄漏比较小，因此阀部件的高压区仍然能基本上与低压区隔离并足以使阀组件起到控制阀的作用和完成工作状态下的很多重要控制功能。为了举例说明，下面将要描述的是防霜或除霜控制，以及减少输出控制，这两种控制都可以在空调系统的两种工作状况的任一模式下由上述阀组件完成而且不会干扰空调系统的工作。
图9示意性地示出了在两种模式的转换操作中用于控制阀组件的阀电机31和完成一种模式下的控制操作的电路。图9中所示的系统包括用于控制阀电机31的控制电路CC；用于根据冷却模式(夏天)或加热模式(冬天)启动系统的模式选择器MS；在两种工作状况的一种状况下进行防霜或除霜控制操作的除霜选择器DS；和在不干扰系统工作的情况下控制系统输出的输出选择器OS。图9中还示出了温度传感器TS，该传感器检测例如外部环境的温度等温度参数并向自动控制阀电机31的控制电路CC提供输出信号以便用非常有效的方式和在不干扰系统工作的情况下防霜或除霜。
上述阀组件能够使空调系统运转，以便在冷却模式和加热模式下进行防霜、除霜或提供其它温度控制。为实现上述操作而采取的措施示于图10a-10f中。
在图10a-10f中，对口LPC、HPC、HXI、HXO作了与图5a和5b相应的标记。然而，限定了内部低压区23和外部环形高压区24的肋状构件21不具有图2中所示的均匀厚度，而是具有如图10a-10f中的剖面线所示的变化厚度。这对下面将要描述的减小输出的控制是特别有利的。
图10a表示在进行特别是与图5a相应的冷却模式的操作时旋转的阀部件120相对于基座(图1中的10)上四个口的位置。只要需进行防霜、除霜、或提供其它温度控制，就应通过耦联盘(图1中的40)使阀部件120运动以便在由高压口HPC产生的外部高压区124和耦联到低压口LPC上的中部低压区之间产生与所需泄放量相应的经控制的泄放或排泄。泄放不仅影响每个区域中气体的压力而且还影响每个区域中的温度。
图10b-10e表示需要时在到达图10f所示的第二工作位置即加热模式之前如何增加漏放。很显然，泄放越大，防霜或除霜的效果越好。
可以通过图9中示出的温度传感器TS根据外部环境温度自动控制防霜(或除霜)的漏放。例如，当按照冷却模式使系统运转，且外部环境温度下降时，通过温度传感器TS可以检测到这一温度变化并通过电路CC自动控制阀电机31以便在预报的区域中产生经控制的高温气体泄放从而达到防霜或除霜的目的。
该控制可以是周期性的，其中可以控制阀电机31(图1)周期性地将阀部件移动到图10b-10e所示的一个位置上而且随后返回到其正常工作位置。通过周期性地控制泄放的幅度、每个泄放周期的时间间隔，和／或进行泄放的频率可以进行周期性的泄放控制(图10b-10e中的每一幅图)。这种控制也可以是连续的，其中可以根据温度传感器的输出提供一定量的连续泄放以达到防霜的目的。还可以通过操作除霜选择按钮DS(图9)手动地进行泄放或根据温度自动进行泄放。在不干扰系统整体工作的情况下可以通过上述阀组件容易地进行防霜或除霜，这是由于：(1)通过控制电路CC可以精确地控制阀电机31；(2)由于阀部件可以相对于基座10容易地转动到任何所需的位置；和(3)只要阀部件不处于其中一个工作位置上，阀部件相对于基座的有规律的轻接触或非常近的间隙将能基本上将高压区与低压区隔开并足以进行这种控制。
上述防霜或除霜控制显示出许多重要的优点。它可以使空调系统以最大效率工作而不会有结霜的危险。它还能使系统连续工作，并且不会受干扰或产生回动，因此保持了所需能量，使空调系统得到最大限度地利用，而且避免了不希望的压缩机干扰。
图11a-11c表示如何改进新的阀组件以便在不干扰其工作的情况下在空调系统中根据需要减少输出。例如，通常将空调系统设计成在预定输出下产生最大效率，而且如果例如因为待加热或冷却的空间减小而需要减小所需的输出的话，通常会干扰系统的工作。然而，由于频繁的系统干扰，将使这种正常的空调系统的工作整体效率降低、浪费所希望的能量、和加速损坏等。
本发明的阀组件允许在不干扰系统工作的情况下根据需要降低冷却模式和加热模式下空调系统的输出。这可以例如通过控制阀电机31在受控制的情况下减小低压口LPC的有效截面面积而实现，所述低压口LPC的有效截面面积暴露于与之相连的热交换器。因此，图11a表示冷却模式位置上的阀部件120，其中它的胁状构件121把暴露于室内热交换器口HXI的低压口LPC完全打开，由此产生100％的吸气量；在图11b示出的阀部件的位置上肋状构件121盖住的低压口LPC的截面面积约为25％，因此产生约75％的吸气量；在图11c示出的阀部件位置中肋状构件121盖住的低压口LPC的截面面积约为75％，因此产生约25％的吸气量。
还可以通过如上所述根据温度控制来控制阀电机31的电机控制电路CC周期性地、连续地或根据需要来实现这种降低输出的操作而且不需要干扰空调系统的工作。
图12a-12c是与图8a-8c相应的视图，但是其中阀部件120相对于可与弹簧加载的销42、43相啮合的凸起元件128的位置稍有改变，由此可以更好地确保除非阀部件精确地处于两个工作位置的其中一个位置上，否则耦联盘40将不会移到引起它的控制阀元件44、45盖住阀部件中的低压孔26的位置。因此，仅仅在控制阀元件44、45封闭低压口26并重新向阀部件施加高密封压力之后，由弹簧加载的销42、43才与凸起元件的高点128a、128c相啮合(图12c)。
可以用所示的阀组件在两种工作状况的任一状况下完成其它的控制功能。例如，可以控制阀电机31使耦联盘40仅周期性地充分运动从而带动它的控制阀元件44或45打开孔26，并由此在实际上不移动阀部件20的情况下泄放少量高压。需要时可以考虑用这样一种操作来完成少量的热气旁路控制。
还可以用所示的阀组件控制不同数量的口。在图13表示的实例中阀组件仅包括三个口，即低压口P1，高压口P2和另一个口P3，所述口P3选择性地接收来自口P1的低压或来自口P2的高压。
图14表示包含五个口的阀组件，其中口P1-P4是上述的四个口(例如图2)，第五个口P5用于例如为了达到除霜或其它控制目的而选择性地向蒸发器施加高压。
图15示出的是与上述图1-3中所述非常相似的阀组件，因此，为了便于理解，将相应的零部件标以相同的参考标号。两种结构之间的主要区别分别体现在图15中标号为210和220的基座和阀部件上。图16a更详细地示出了阀部件220中面对耦联盘40的侧面；图16b和17a更详细地示出了阀部件中面对基座210的侧面；和图17b更详细地示出了可与阀部件220共同作用的基座210。
基座210带有与图1中相同的四个口LPC、HPC、HXI、HXO，这些口通过管线(图1中的L1-L4)连接到压缩机2、室内热交换器4、和室外热交换器6(图18a，18b)上。基座210还包括制动件211，该制动件对应于图1-3中的制动件11但其直径更小。制动件211的两侧设有两个附加口，即：把分流管线212(图18a，18b)连接到室内热交换器4上的分流口SI和把第二分流管线213连接到室外热交换器6上的分流口SO。
如图17a中详细示出的那样，阀部件220的控制表面还包括确定中心低压区223的内闭环肋状构件221，和外环肋状构件222，外环肋状构件222和内环肋状构件221之间构成封闭内部低压区223的外部环形高压区224。如下面将要更详细描述的那样，两个闭环式肋状构件221和222专门加工成能与基座210中的口共同作用的形状。
在前面所述的实施例中，阀部件220还包括将高压区224连接到阀部件的另一表面以便向其施加高压的小孔225；和从低压区223中引出并与耦联盘40上的控制阀244共同作用以便在需要将阀从一个工作位置转换到另一工作位置时释放高压的大孔226。
阀部件220中面对耦联盘40的侧面在结构与上述略有不同。如图16a中详细示出的那样，阀部件220这一侧上的每个相对侧边上形成周边肋状构件227a、227b，每个肋状构件上带有中间凹槽228a、228b。两个周边肋状构件的伸展角度为120°从而在其每个相对侧上形成60°的槽口229a，229b。
如下面将要描述的那样，凹槽228a、228b起锁销的作用，其在耦联盘精确地处于控制阀244关闭阀部件220的大孔226的位置时，以可释放的方式接受耦联盘40的两个由弹簧加载的销42、43；因此，在通过打开控制阀孔226释放加到阀部件上的高压之后，槽口229a、229b将与耦联盘40中的径向凸起246a、246b共同作用把阀部件220转到任何所需的位置上。
图18a和18b表示在分别对应于前述实施例之图6a和6b的冷却模式操作和热加模式进行操作时阀部件220相对于基座210的位置。还可以用图10a-10f所述的方式控制图15中所示的阀以便进行任何所需的为控制温度而从高压区向低压区泄放的控制，或者如图11a-11c所述通过控制暴露于各热交换器低压口LPC的截面面积来控制系统的输出。
然而，可以操作图15中所示的阀来完成其它控制功能。因此，在基座210上配备两个分流口SI和SO还能够使阀通过分流管线212、213控制气体向系统中选定位置的分流从而达到温度控制的目的；而且，阀部件220中面对耦联盘40一侧的空动结构使得可以利用电机在阀部件的任何位置(即，在两种模式的任何一种模式下，或两种模式之间的中间位置)上选择性地打开或关闭控制阀PV(元件244可相对于孔226运动)，以便例如无论在何时，只要需要的话，便可以在阀部件220实际上没有运动的情况下对温度或压力进行适当地控制。
图19-23更详细地示出了上述操作。
图19表示直冷式模式，其中低压口LPC联接到室内热交换器口HXI上，而高压口HPC连接到室外热交换器口HXO上。在图19所示的位置上，分流口SI和SO均没有启用。图19a表示控制阀244的正常关闭位置，即，封闭孔226，从而通过孔225将高压施加到阀部件220的另一侧上。
图20表示阀部件220稍稍移动到部分暴露高压腔224的分流口SI从而向室内热交换器4分流一部分高压气体的位置。理想的是形成例如少量热气体旁路以便防止室内热交换器结冰。阀部件还稍微减小了暴露于低压下的室内热交换器口HXI的截面，但在此并不明显。
图20a、20b表示当阀处于图20的位置上时，如果需要的话，也可以在不干扰压缩机工作的情况下关闭(图20a)或打开(图20b)控制阀244以便进行少量热气体旁路控制。
图21、21a和21b表示了与图20、20a、20b类似的情况，但是其整个分流口SI的截面暴露于高压区。
图22、22a、22b表示了两个分流口SI、SO都被遮挡但是室内热交换器口HXI的小部分截面面积暴露于低压区，因而进一步减小了空调系统输出的情况；图23、23a、和23b表示的是类似的情况，但是其进一步减小了空调系统的输出。在两种情况下，暴露于高压下的室外热交换器口HXO的截面面积也减小，因此减小了气体体积，并由此而减小了压缩机上的工作载荷。
图24-27表示当空调系统处于加热模式时的类似控制。
可以看到，上述新型阀组件不仅可以作为从一种工作状况转换到另一种工作状况的转换阀使用，还可以作为在任何一种工作状况下完成大量控制的控制阀使用。本发明的很多特征特别是阀部件的结构和围绕并封闭低压区设置的环形高压区都提供了这一有益的结果，其能对阀部件进行自调节使之形成薄空气垫，该薄空气垫有利于在保持阀部件控制表面足够靠近基座从而在阀部件的任何位置上将高压区与低压区隔离的同时移动阀部件。事实上，这种阀部件的结构形成了不同的阀门，这些阀门能以可变的形式控制泄放或从一个压力区向另一个压力区分流(例如为了控制温度)或以可变的形式控制暴露于热交换器的低压区的截面面积(例如为了控制输出)，这两种情况都不会干扰空调器工作。此外，当需要时和在阀部件的任何位置上，通过在阀部件的任何位置上对控制阀进行控制可以实现少量热气体的旁路。最后，利用电机驱动特别是步进电机驱动能够对阀部件进行精确的自动或手动控制从而完成上述所有功能。
因此，尽管已参照几个优选实施例对本发明进行了描述，但是很显然这仅仅是为了举例说明，在此基础上还能得出本发明的很多其它变型。例如，可以在手动驱动的阀组件中使用本发明，或在除空调系统之外的其它领域的阀组件中采用本发明。在没有其它特征的情况下可以利用本发明的特定特征。可以用其它转换阀结构来实现例如上述一个或多个控制功能，如，泄放或分流控制，输出控制或控制阀控制。本领域的技术人员能够理解，本发明的很多其它变化、改进和应用应由权利要求来确定。