CN103256223A - 变容压缩机及其控制方法、具有其的空调器和热泵热水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变容压缩机及其控制方法、具有其的空调器和热泵热水器。本发明的变容压缩机包括壳体、设置于壳体内的电机和泵体组件，泵体组件包括第一泵送单元，第一泵送单元包括第一气缸、第一滑片和在第一气缸内滚动的第一转子，第一气缸包括：第一吸气口：第二吸气口；气缸排气口；其中，沿第一转子的旋转方向，第二吸气口与气缸排气口之间的角度小于第一吸气口与气缸排气口之间的角度，第一吸气口和第二吸气口中至少第二吸气口可开闭地设置。根据本发明的变容压缩机，可以根据环境变化，有效地控制变容压缩机的工作容积，使压缩机耗功与所需排气量相适应。

Description

变容压缩机及其控制方法、具有其的空调器和热泵热水器

技术领域

本发明涉及制冷领域，更具体地，涉及一种变容压缩机及其控制方法、具有其的空调器和热泵热水器。

背景技术

目前的双转子变容压缩机，在变容时一个气缸工作，而另一个空转，不能迅速的实现制冷、制热，影响了压缩机的效率，增加了能耗。

发明内容

本发明目的在于提供一种改变压缩机工作容积，调节制冷制热能力，降低低负荷时的消耗功率的变容压缩机及其控制方法、具有其的空调器和热泵热水器。

本发明提供了一种变容压缩机，包括壳体、设置于所述壳体内的电机和泵体组件，所述泵体组件包括第一泵送单元，所述第一泵送单元包括第一气缸、第一滑片和在所述第一气缸内滚动的第一转子，所述第一气缸包括：第一吸气口；第二吸气口；气缸排气口；沿所述第一转子的旋转方向，所述第二吸气口与所述气缸排气口之间的角度小于所述第一吸气口与所述气缸排气口之间的角度，所述第一吸气口和所述第二吸气口中至少所述第二吸气口可开闭地设置。

进一步地，所述第一吸气口、所述第二吸气口分别沿径向设置在所述第一气缸的不同的圆周位置。

进一步地，所述变容压缩机包括：柱塞阀，用于打开或关闭所述第二吸气口。

进一步地，所述柱塞阀包括第一端和与第一端相对的第二端，所述柱塞阀的第一端与所述第一缸体内部连通，所述变容压缩机还包括：旁通控制管，连通所述变容压缩机的压缩机排气口与所述柱塞阀的第二端；电子控制阀，设置于所述旁通控制管上。

进一步地，所述第一气缸、第一滑片和第一转子形成低压压缩腔，所述泵体组件还包括：第二泵送单元，与所述第一泵送单元串联设置，所述第二泵送单元包括第二气缸、第二滑片和在所述第二气缸内滚动的第二转子，所述第二气缸、第二滑片和第二转子形成高压压缩腔；泵体隔板，设置于所述第一泵送单元和所述第二泵送单元之间。

进一步地，所述第一气缸还包括增焓口，所述变容压缩机还包括：中压腔，与所述低压压缩腔的出口、所述高压压缩腔的入口和所述增焓口分别连通；增焓管，与所述增焓口连通，所述增焓管用于向所述增焓口引入增焓气体。

进一步地，所述变容压缩机还包括：下法兰，设置于所述第一缸体下方，所述下法兰设置有与所述第二吸气口连通的下法兰连通孔；分液器；第一吸气管，连通所述分液器的气相区与所述第一气缸的第一吸气口：第二吸气管，连通所述分液器的气相区与所述下法兰连通孔。

进一步地，所述下法兰包括设置于下侧的下法兰凹入部，所述变容压缩机还包括：下法兰盖板，盖设于所述下法兰凹入部使所述下法兰凹入部形成所述中压腔。

进一步地，所述变容压缩机还包括：中间缸，设置于所述泵体隔板与所述第一泵送单元之间，所述中间缸包括设置于所述泵体隔板一侧的中间缸凹入部，所述泵体隔板盖设于所述中间缸凹入部使所述中间缸凹入部形成中压腔，所述中压腔与所述低压压缩腔的出口和所述高压压缩腔的入口分别连通；增焓管，向所述中压腔引入增焓气体。

进一步地，所述中间缸的缸体设置有与所述第二吸气口连通的中间缸连通孔；所述变容压缩机还包括：分液器；第一吸气管，连通所述分液器的气相区与所述第一气缸的第一吸气口：第二吸气管，连通所述分液器的气相区与所述中间缸连通孔。

本发明还提供了一种空调器，包括变容压缩机，所述变容压缩机为前述的变容压缩机。

本发明还提供了一种热泵热水器，包括变容压缩机，所述变容压缩机为前述的变容压缩机。

本发明还提供了一种前述的变容压缩机的控制方法，在所述变容压缩机接受到第一指令时，所述第一吸气口吸气并将所述第二吸气口关闭，使所述变容压缩机处于大冷量工作模式；在所述变容压缩机接受到第二指令时，所述第二吸气口打开，使所述变容压缩机处于节能工作模式；其中，所述节能工作模式的压缩机工作容积小于所述大冷量工作模式的压缩机工作容积。

根据本发明的变容压缩机，可以根据环境变化，有效地控制变容压缩机的工作容积，使压缩机耗功与所需排气量相适应。在空调器或热泵热水器中使用本发明的变容压缩机，可控制空调器或热泵热水器中变容压缩机的功率消耗，使得消耗功率随所需制冷量或制热量调节到最低，最终达到节能降耗的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的变容压缩机的剖视结构示意图；

图2是根据本发明的第一实施例的变容压缩机的第一工作行程示意图；

图3是根据本发明的第一实施例的变容压缩机的第二工作行程示意图；

图4是根据本发明的第二实施例的变容压缩机的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为本发明的第一实施例的变容压缩机的剖视结构示意图。第一实施例的变容压缩机主要包括壳体、设置于壳体内的电机和泵体组件。

变容压缩机的壳体由壳体组件19、上盖组件20和下盖5组成。在壳体内部，电机转子17和电机定子18组成了电机，电机优选地为变频电机。电机定子18热套在壳体组件19内部，电机转子17热套在泵体组件的曲轴11上，曲轴11在电机的驱动下旋转。

泵体组件主要包括曲轴11、上法兰组件16、下法兰7和下法兰盖板6、第一泵送单元、第二泵送单元和设置于第一泵送单元、第二泵送单元之间的泵体隔板12。其中，第一泵送单元包括第一气缸4、第一滑片(未图示)和在第一气缸内滚动的第一转子8。第二泵送单元与第一泵送单元串连设置，位于第一泵送单元上方，第二泵送单元包括第二气缸14、第二滑片(未图示)和在第二气缸14内滚动的第二转子13。第一转子8和第二转子13分别设置于曲轴11的第一偏心部和第二偏心部上，并在曲轴11的带动下在各自的气缸内滚动。其中，第一气缸4、第一转子8和第一滑片共同组成了低压压缩腔；第二气缸14与第二转子13和第二滑片共同组成了高压压缩腔。低压压缩腔与高压压缩腔通过泵体隔板12分隔。

变容压缩机还包括了分液器、第一吸气管1、第二吸气管2、电子阀9、圆柱阀10、旁通控制管15、压缩机排气口21。

如图2和图3所示，第一实施例的第一气缸4包括了第一吸气口41、第二吸气口42、气缸排气口44；沿第一转子8的旋转方向，第二吸气口42与气缸排气口44之间的角度小于第一吸气口41与气缸排气口44之间的角度。其中第一吸气口41和第二吸气口42中至少第二吸气口42可开闭地设置。这样的设置可以通过控制第二吸气口42或第一和第二吸气口的打开和关闭来调节压缩机的工作容积，使得压缩机的耗功随工作容积变化而变化，最终达到节能的效果。在第一实施例中具体地，第二吸气口42设置为可开闭的方式。

如图2和图3所示，第一吸气口41和第二吸气口42之间相差了φ角，其中，为了使第一吸气口41和第二吸气口42均处于吸气区，φ角满足0°＜φ＜180°的关系。第一吸气口41和第二吸气口42之间相差φ角的设置方式可以使从第一吸气口41和第二吸气口42进入变容压缩机的起始压缩时间不同，即从第二吸气口42进入第一气缸4内的气体比从第一吸气口41进入第一气缸4的气体延迟了φ角后才开始压缩，因此，第二吸气口42打开时的工作容积小于第一吸气口41吸气而第二吸气口42关闭时的工作容积。于是，变容压缩机的容量可调节。

下法兰7设置于第一气缸4下方，下法兰7设置了与第二吸气口42连通的下法兰连通孔；第一吸气管1连通分液器的气相区与第一气缸4的第一吸气口41：第二吸气管2连通分液器的气相区与下法兰连通孔。

在第一实施例中采用了设置于第一气缸4内部的柱塞阀来打开或关闭第二吸气口42。柱塞阀具体地可采用圆柱阀10。如图1所示，圆柱阀10包括第一端和与第一端相对的第二端，圆柱阀10的第一端与第一缸体4内部连通，旁通控制管15连通压缩机排气口21与圆柱阀10的第二端，一个电子控制阀9设置于旁通控制管15上。当电子控制阀9打开时，由于圆柱阀10的第二端受到了高压气体的压力，克服了第一气缸4内气体对圆柱阀10的第一端的压力，而将圆柱阀10推向第一缸体4内侧，抵靠在第一气缸4的缸体内形成的台阶部上，从而隔断第二进气口42。而当电子控制阀9关闭时，第一气缸4内气体对圆柱阀10的第一端的压力使圆柱阀10向第一气缸4外侧移动，则第二进气口42处于图1所示的打开状态。

需要说明的是，虽然在第一实施例中以圆柱阀10为例说明了如何对第二进气口42的打开和关闭进行控制，然而，也可以采用其它形式的阀门控制第二进气口42的打开和关闭，例如，可以用流量可调节的阀门替代圆柱阀，以更进一步地控制压缩机容量。

在第一实施例中，由下法兰7和下法兰盖板6共同形成了中压腔，该中压腔分别与低压压缩腔的出口和高压压缩腔的入口相连通(未图示)。如图1所示，下法兰7包括设置于下侧的下法兰凹入部，下法兰盖板6盖设于下法兰凹入部，使下法兰凹入部形成为中压腔。变容压缩机还包括了对中压腔进行补气的增焓组件(未图示)，而如图2至图3所示，第一气缸4还包括了与中压腔连通的增焓口43。增焓组件中包括一将增焓气体引入增焓口43的增焓管，于是，通过第一气缸4上设置的增焓口43即可将增焓气体引入变容压缩机的中压腔，从而对中压腔进行补气。增焓组件的设置可增加压缩机的排气量、提升制热能力等。

第一实施例的变容压缩机具体的安装方式为：

第一吸气管1通过焊接固定在壳体组件19上并与第一气缸4上的第一吸气口41相连通，第一气缸4由螺钉固定在下法兰7和下法兰盖板6上，第二吸气管2通过下法兰7上的下法兰连通孔与存放圆柱阀10的第一气缸4上的第二吸气口42相连通，电子阀9焊接在旁通控制管15上，通过铜管与第一气缸4上的存放圆柱阀10的第二吸气口连通，泵体隔板12堆放在第一气缸4上，第二气缸14通过螺钉与上法兰组件16固定且堆放在泵体隔板12上，上法兰组件16焊接在壳体组件19上，排气管21焊接在上盖组件20上，上盖组件20焊接在壳体组件19上，下盖5焊接在壳体组件19下方同时与安装板焊接固定。

第一实施例的变容压缩机工作方式如下：

在压比大、温差大时需要的工作容积大，变容压缩机上的电子阀9打开，圆柱阀10被压缩机排气口21侧的高压推向第一气缸4内侧，并抵靠在台阶上，第二吸气口42关闭，第一吸气口41吸气，此时即为如图2所示的第一工作行程，在第一工作行程下，压缩机工作容积最大。当环境温度和设定温度差值较大时，变容压缩机按照图2所示的第一工作行程工作，工作容积变大，制冷量和耗功增大，从而在大冷量工作模式下工作。

在压比小、温差小时需要的工作容积小，变容压缩机上的电子阀9关闭，如图1所示，圆柱阀10被第一气缸4内部的气体压力推向外侧，第二吸气口42打开，此时即为如图3所示的第二工作行程，即气缸相对于第一工作行程延迟φ角后才开始压缩，因此工作容积减小。当环境温度和设定温度差值较小时，变容压缩机按照图3所示的第二工作行程工作，工作容积变小，制冷量和耗功也变小，从而进入节能工作模式工作。

图4示出了本发明的第二实施例的结构示意图。其中，与第一实施例名称相同的部件均采用了相同的附图标记。

第二实施例与第一实施例的一个区别在于，其未设置下法兰盖板，下法兰上也没有形成中压腔的下法兰凹入部，而是在泵体隔板12与第一泵送单元之间设置了中间缸22，中间缸22包括设置于泵体隔板12一侧的中间缸凹入部，泵体隔板12盖设于中间缸凹入部使得中间缸凹入部形成了中压腔，如图4所示，增焓管3直接向中压腔引入增焓气体。此时，第一气缸4上无需设置增焓口。

另外，下法兰上也未设置下法兰连通孔，而是在中间缸22的缸体上设置了与第二吸气口42连通的中间缸连通孔，并且，第二吸气管2连通分液器的气相区与中间缸连通孔。

第二实施例的变容压缩机具体的安装方式为：

第一吸气管1通过焊接固定在壳体组件19上并与第一气缸4上的第一吸气口41相连通，第一气缸4由螺钉固定在下法兰7上，第二吸气管2通过中间缸22上的中间缸连通孔与存放圆柱阀10的第一气缸4上的第二吸气口42相连通，电子阀9焊接在旁通控制管15上，通过铜管与第一气缸4上的存放圆柱阀10的第二吸气口42连通，泵体隔板12堆放在中间缸22上，第二气缸14通过螺钉与上法兰组件16固定且堆放在泵体隔板12上，上法兰组件16焊接在壳体组件19上，排气管21焊接在上盖组件20上，上盖组件20焊接在壳体组件19上，下盖5焊接在壳体组件19下方同时与安装板焊接固定。

第二实施例的工作行程与第一实施例类似，也可参照附图2与附图3，差别仅在于第二实施例中第一气缸4上并未设置增焓口。第二实施例的变容压缩机工作方式如下：

在压比大、温差大时需要的工作容积大，变容压缩机上的电子阀9打开，圆柱阀10被压缩机排气口21侧的高压推向第一气缸4内侧，并抵靠在台阶上，第二吸气口42关闭，第一吸气口41吸气，即为第一工作行程，此时压缩机工作容积最大。当环境温度和设定温度差值较大时，变容压缩机按照第一工作行程工作，工作容积变大，制冷量和耗功增大，从而在大冷量工作模式下工作。

在压比小、温差小时需要的工作容积小，变容压缩机上的电子阀9关闭，如图4所示，圆柱阀10被第一气缸4内部的气体压力推向外侧，第二吸气口42打开，即为第二工作行程，气缸相对于第一工作行程延迟φ角后才开始压缩，因此工作容积减小。当环境温度和设定温度差值较小时，变容压缩机按照第二工作行程工作，工作容积变小，制冷量和耗功也变小，从而进入节能工作模式工作。

本发明的第一实施例和第二实施例的变容压缩机，优选地作为空调器或热泵热水器中的压缩机，可使压缩机耗功与所需制冷或制热量相适应，从而减少能量消耗。

从以上的描述中可以看出，本发明的上述实施例的变容压缩机实现了如下技术效果：可以根据环境变化，有效地控制变容压缩机的工作容积，使压缩机耗功与所需排气量相适应。在空调器或热泵热水器中使用上述实施例的变容压缩机，可控制空调器或热泵热水器中变容压缩机的功率消耗，使得消耗功率随所需制冷量或制热量调节到最低，最终达到节能降耗的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种变容压缩机，包括壳体、设置于所述壳体内的电机和泵体组件，所述泵体组件包括第一泵送单元，所述第一泵送单元包括第一气缸(4)、第一滑片和在所述第一气缸(4)内滚动的第一转子(8)，其特征在于，所述第一气缸(4)包括：

第一吸气口(41)；

第二吸气口(42)；

气缸排气口(44)；其中，

沿所述第一转子(8)的旋转方向，所述第二吸气口(42)与所述气缸排气口(44)之间的角度小于所述第一吸气口(41)与所述气缸排气口(44)之间的角度，所述第一吸气口(41)和所述第二吸气口(42)中至少所述第二吸气口(42)可开闭地设置。

2.根据权利要求1所述的变容压缩机，其特征在于，所述第一吸气口(41)、所述第二吸气口(42)分别沿径向设置在所述第一气缸(4)的不同的圆周位置。

3.根据权利要求1或2所述的变容压缩机，其特征在于，所述变容压缩机包括：

柱塞阀(10)，用于打开或关闭所述第二吸气口(42)。

4.根据权利要求3所述的变容压缩机，其特征在于，所述柱塞阀(10)包括第一端和与第一端相对的第二端，所述柱塞阀(10)的第一端与所述第一缸体(4)内部连通，所述变容压缩机还包括：

旁通控制管(15)，连通所述变容压缩机的压缩机排气口(21)与所述柱塞阀(10)的第二端；

电子控制阀(9)，设置于所述旁通控制管(15)上。

5.根据权利要求4所述的变容压缩机，其特征在于，所述第一气缸(4)、第一滑片和第一转子(8)形成低压压缩腔，所述泵体组件还包括：

第二泵送单元，与所述第一泵送单元串联设置，所述第二泵送单元包括第二气缸(14)、第二滑片和在所述第二气缸(14)内滚动的第二转子(13)，所述第二气缸(14)、第二滑片和第二转子(13)形成高压压缩腔；

泵体隔板(12)，设置于所述第一泵送单元和所述第二泵送单元之间。

6.根据权利要求5所述的变容压缩机，其特征在于，所述第一气缸(4)还包括增焓口(43)，所述变容压缩机还包括：

中压腔，与所述低压压缩腔的出口、所述高压压缩腔的入口和所述增焓口(43)分别连通；

增焓管，与所述增焓口(43)连通，所述增焓管用于向所述增焓口(43)引入增焓气体。

7.根据权利要求6所述的变容压缩机，其特征在于，所述变容压缩机还包括：

下法兰(7)，设置于所述第一缸体(4)下方，所述下法兰(7)设置有与所述第二吸气口(42)连通的下法兰连通孔；

分液器；

第一吸气管(1)，连通所述分液器的气相区与所述第一气缸(4)的第一吸气口(41)：

第二吸气管(2)，连通所述分液器的气相区与所述下法兰连通孔。

8.根据权利要求7所述的变容压缩机，其特征在于，所述下法兰(7)包括设置于下侧的下法兰凹入部，所述变容压缩机还包括：

下法兰盖板(6)，盖设于所述下法兰凹入部使所述下法兰凹入部形成所述中压腔。

9.根据权利要求5所述的变容压缩机，其特征在于，所述变容压缩机还包括：

中间缸(22)，设置于所述泵体隔板(12)与所述第一泵送单元之间，所述中间缸(22)包括设置于所述泵体隔板(12)一侧的中间缸凹入部，所述泵体隔板(12)盖设于所述中间缸凹入部使所述中间缸凹入部形成中压腔，所述中压腔与所述低压压缩腔的出口和所述高压压缩腔的入口分别连通；

增焓管(3)，向所述中压腔引入增焓气体。

10.根据权利要求9所述的变容压缩机，其特征在于，

所述中间缸(22)的缸体设置有与所述第二吸气口(42)连通的中间缸连通孔；所述变容压缩机还包括：

分液器；

第一吸气管(1)，连通所述分液器的气相区与所述第一气缸(4)的第一吸气口(41)：

第二吸气管(2)，连通所述分液器的气相区与所述中间缸连通孔。

11.一种空调器，包括变容压缩机，其特征在于，所述变容压缩机为根据权利要求1-10中任一项所述的变容压缩机。

12.一种热泵热水器，包括变容压缩机，其特征在于，所述变容压缩机为根据权利要求1-10中任一项所述的变容压缩机。

13.一种权利要求1-10中任一项所述的变容压缩机的控制方法，其特征在于，

在所述变容压缩机接受到第一指令时，所述第一吸气口(41)吸气并将所述第二吸气口(42)关闭，使所述变容压缩机处于大冷量工作模式；

在所述变容压缩机接受到第二指令时，将所述第二吸气口(42)打开，使所述变容压缩机处于节能工作模式；其中，

所述节能工作模式的压缩机工作容积小于所述大冷量工作模式的压缩机工作容积。

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