CN103727038A - 旋转式压缩机及其气缸、制冷系统和空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机及其气缸、制冷系统和空调，所述旋转式压缩机的气缸内具有压缩腔，所述压缩腔的高度为H，所述压缩腔的内径为D，所述气缸上设有吸气通道，所述吸气通道的最小流通面积为S，所述吸气通道的当量直径为Ds，所述当量直径Ds与所述内径D之比满足如下关系式：0.18≤Ds/D≤0.36。根据本发明实施例的旋转式压缩机的气缸机械性能好，效率高。

Description

旋转式压缩机及其气缸、制冷系统和空调

技术领域

本发明涉及压缩机领域，尤其是涉及一种旋转式压缩机的气缸和具有该气缸的旋转式压缩机，以及具有该旋转式压缩机的制冷系统和空调。

背景技术

空调机和制冷机等使用的压缩机一般为旋转式压缩机。该旋转式压缩机包括：气缸，设置在该气缸内、随曲轴偏心部偏心旋转的活塞，以及将气缸分为高压室和低压室、随上述活塞的偏心旋转进行往复运动的滑片。

随着国家对节能要求的提高，空调厂家和制冷机厂家对旋转式压缩机的性能要求越来越高。为实现压缩机高效率，必须提高压缩机机械部的效率。

发明内容

本发明是基于发明人的以下事实的发现，发明人发现，对于旋转式压缩机的气缸的结构尺寸的设计对于气缸的机械性能等影响很大，因此在对于气缸的内部结构尺寸的设计是提高旋转式压缩机效率的有效手段。

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种旋转式压缩机的气缸，该气缸机械性能好，效率高。

本发明还需要提供一种具有上述旋转式压缩机的气缸的旋转式压缩机。

本发明还需要提供一种具有上述旋转式压缩机的制冷系统。

本发明还需要提供一种具有上述制冷系统的空调。

根据本发明第一方面实施例的旋转式压缩机的气缸，所述气缸内具有压缩腔，所述压缩腔的高度为H，所述压缩腔的内径为D，所述气缸上设有吸气通道，所述吸气通道的最小流通面积为S，所述吸气通道的当量直径为Ds，所述当量直径Ds与所述内径D之比满足如下关系式：0.18≤Ds/D≤0.36。

根据本发明实施例的旋转式压缩机的气缸，通过使Ds与D之比控制在0.18≤Ds/D≤0.36范围内，从而可以控制气缸3的有效压缩气体量，控制气缸3的吸气阻力损失，也就是可以使气缸3达到最优化的机械性能和最优化的效率。

另外，根据本发明的旋转式压缩机的气缸还可具有如下附加技术特征：

优选地，所述当量直径Ds与所述内径D之比满足如下关系式：0.2≤Ds/D≤0.36。由此可以进一步可以控制气缸的制冷量的损失，控制吸气阻力损失，也就是可以进一步使气缸达到最优化的机械性能和最优化的效率。

根据本发明的一个实施例，所述压缩腔的高度为H与所述压缩腔的内径为D之比满足如下关系式：0.3≤H/D≤0.46。通过使压缩腔的高度H与压缩腔的内径D之比控制在0.3≤H/D≤0.46范围内，从而可以控制气缸的制冷剂的泄漏量，控制气缸的功耗，也就是可以使气缸达到最优化的机械性能的设计。

优选地，所述高度H与所述内径D之比满足如下关系式：0.34≤H/D≤0.42。由此可以使COP达到最优值。

根据本发明第二方面实施例的旋转式压缩机，包括根据本发明第一方面实施例所述的旋转式压缩机的气缸。

由于根据本发明实施例的气缸具有良好的机械性能，因此通过设置该气缸的旋转式压缩机具有最优化的机械性能和较高的效率，制冷剂的泄漏量小，功耗低。

根据本发明第三方面实施例的制冷系统，包括根据本发明第二方面实施例所述的旋转式压缩机。

由于旋转式压缩机具有制冷剂泄漏量小、功耗低等优点，由此可以使制冷系统具有最优的COP，制冷效率高，功耗低。

根据本发明第四方面实施例的空调，包括根据本发明第三方面实施例所述的制冷系统。由此空调功耗低，制冷效率高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的旋转式压缩机的纵向剖视图；

图2是图1中沿A-A线的剖视图；

图3是根据本发明实施例的制冷系统的循环装置示意图；

图4是根据本发明实施的旋转式压缩机的Ds/D比与制冷量损失的关系图；

图5是根据本发明实施的旋转式压缩机的Ds/D比与吸气阻力损失的关系图；

图6是根据本发明实施的旋转式压缩机的Ds/D比与COP的关系图；

图7是根据本发明实施的旋转式压缩机的H/D比与泄漏量的关系图；

图8是根据本发明实施的旋转式压缩机的H/D比与功耗的关系图；

图9是根据本发明实施的旋转式压缩机的H/D比与COP的关系图。

附图标记说明

100：旋转式压缩机；

1：壳体；2：电机；21：定子；22：转子；

3：气缸；31：滑片槽；32：吸气通道；4：压缩腔；5：活塞；

6：曲轴；62：偏心部；

7：滑片；8：主轴承；9：副轴承；

200：第一换热器；300：节流装置；400：第二换热器；500：四通阀。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，根据本发明实施的旋转式压缩机100，可以为单缸或双缸旋转式压缩机，具体包括壳体1、电机2、气缸3、活塞5、曲轴6、滑片7、主轴承8、副轴承9等。

壳体1内限定出容纳空间，电机2、气缸3设在容纳空间内。电机2设在容纳空间的上部，气缸3设在容纳空间的下部且位于电机2的下方，电机2由定子21和设在定子21内的转子22组成。

主轴承8和副轴承9分别设在气缸3的顶部和底部。曲轴6由电机2驱动转动，并由主轴承8和副轴承9支撑，曲轴6上设有偏心部61，曲轴6的偏心部61上套有活塞5，活塞5在曲轴6的带动下可转动。参照图1和图2，曲轴6沿上下方向延伸且依次穿过主轴承8、气缸3和副轴承9，可选地，偏心部61与曲轴6一体成型，活塞5套设在偏心部61外，当旋转压缩机100工作时，电机2驱动曲轴6上的偏心部61作偏心转动，从而带动活塞5沿气缸3的内壁转动。

旋转式压缩机100的气缸3内具有由气缸3的内径限定出的压缩腔4，活塞5配置在压缩腔4内。气缸3设有滑片槽31，该滑片槽31内收容有滑片7，滑片7被弹簧施力从而推压活塞5。电机2直接带动曲轴6对活塞5作旋转运动来完成对制冷剂蒸气的压缩。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的旋转式压缩机100的气缸3，其内部具有压缩腔4，压缩腔4的高度为H，压缩腔4的内径为D，气缸4上设有吸气通道32，其最小流通面积为S，相应的当量直径为Ds。本发明的发明人根据对气缸4的内径D和吸气通道32的当量直径Ds进行研究后发现如下关系：

如图4所示，同一排除容积、同一偏心量的旋转式压缩机的Ds/D与制冷量损失的关系是，随着Ds/D增大，制冷量损失增大。

发明人研究发现，随着Ds/D增大，压缩机实际吸气结束角延后，活塞5完全转过吸气通道32的时间更长，造成实际有效压缩气体量减小，使得实际制冷量下降。

吸气流通面积S对吸气压力损失的影响比较大，此处可以以管路压力损失来简化处理：

$P_2-P_1=\mathrm{\ρ}*\mathrm{\λ}*\frac{l}{D_S}*\frac{u^2}{2}---\left(1\right)$

其中，(P2—P1)为压力损失；

ρ为工作流体的密度；

λ为工作流体与管路之间的摩擦系数；

l为管路长度；

Ds为管路的当量直径（Equivalent diameter）；

u为工作流体的流速；

其中当量直径由以下关系式计算得到

$D_s=\frac{4*S}{n}---\left(2\right)$

S为吸气流通面积；

n为润湿周长；

一般来说，同样的流量下，管路流通面积越大，流经管路的流速越小，当量直径越大，管路压力损失越小。如图5所示，同一排除容积、同一偏心量的旋转式压缩机100的Ds/D与吸气阻力损失的关系是，随着Ds/D增大，吸气阻力损失减小。

如图6示，同一排除容积、同一偏心量的旋转式压缩机100的Ds/D与COP（旋转式压缩机应用到制冷系统内时，制冷系统的制冷系数简称为COP（Coefficient OfPerformance，是指单位功耗所能获得的冷量）的关系是，随着Ds/D增大，COP先增大后降低。因此，必定会存在最佳的Ds/D值，使得COP达到最优值。

具体来说，根据本发明第一方面实施例的旋转式压缩机100的气缸3，吸气通道32的当量直径Ds与气缸3的内径D之比满足如下关系式：0.18≤Ds/D≤0.36。通过使Ds与D之比控制在0.18≤Ds/D≤0.36范围内，从而可以控制气缸3的有效压缩气体量，控制气缸3的吸气阻力损失，也就是可以使气缸3达到最优化的机械性能和最优化的效率。

进一步优选地，当量直径Ds与内径D之比满足如下关系式：0.2≤Ds/D≤0.36。由此可以进一步可以控制气缸的有效压缩气体量，控制吸气阻力损失，也就是可以进一步使气缸3达到最优化的机械性能和最优化的效率。

本发明的发明人根据对压缩腔4的高度H和压缩腔4的内径D进行研究后发现如下关系：

如图7所示，同一排除容积、同一偏心量的旋转式压缩机的H/D与制冷剂泄漏量的关系是，随着H/D增大，泄漏量增大。

发明人研究发现，随着H/D增大，一方面活塞端面的密封宽度减小，会引起活塞端面泄漏增大。另一方面，活塞5与压缩腔4间的泄漏高度增加，使得活塞5与压缩腔4的径向间隙泄漏量增加，综合上述部分，总泄漏量随着H/D增大而增大，从而会使得制冷剂泄漏量增大，进而会使冷量减少。

如图8所示，同一排除容积、同一偏心量的旋转式压缩机100的H/D与功耗的关系是，随着H/D增大，功耗减小。

发明人研究发现，随着H/D增大，一方面，由于作用在滑片7侧面的承压面积增大，使得滑片7侧面增大，该处摩擦损失增大。另一方面，由于活塞5外径减小，其外径线速度减小，使得活塞5与滑片7端面间的相对速度减小，从而减小活塞5与滑片7端面处的摩擦损失。同时由于活塞5与副轴承9的接触面积减小，有利于减小该处的摩擦损失。从而使得总的摩擦功耗随着H/D增大呈现一种先减小，平缓，再增大的趋势。

如图9示，同一排除容积、同一偏心量的旋转式压缩机100的H/D与COP（旋转式压缩机应用到制冷系统内时，制冷系统的制冷系数简称为COP（Coefficient OfPerformance），是指单位功耗所能获得的冷量）的关系是，随着H/D增大，COP先增大后降低。因此，必定会存在一个最佳的H/D值，使得COP达到最优值。

具体来说，根据本发明第一方面实施例的旋转式压缩机100的气缸3，气缸3的压缩腔4的高度H与压缩腔4的内径D之比满足如下关系式：0.3≤H/D≤0.46。通过使压缩腔4的高度H与压缩腔4的内径D之比控制在0.3≤H/D≤0.46范围内，从而可以控制气缸3的制冷剂的泄漏量，控制气缸3的功耗，也就是可以使气缸3达到最优化的机械性能的设计。优选地，压缩腔4的高度H与压缩腔4的内径D之比进一步地满足如下关系式：0.34≤H/D≤0.42，由此可以使COP达到最优值。

根据本发明第二方面实施例的旋转式压缩机100，包括根据本发明第一方面实施例的气缸3。由于根据本发明实施例的气缸3具有良好的机械性能和效率，因此通过设置该气缸3的旋转式压缩机100具有最优化的机械性能和较高的效率，制冷剂的泄漏量小，功耗低。

根据本发明第三方面的制冷系统，包括根据本发明第二方面实施例的旋转式压缩机100，如图3所示，根据本发明实施例的制冷系统，包括旋转式压缩机100、第一换热器200、节流装置300和第二换热器400。旋转式压缩机100、第一换热器200、节流装置300和第二换热器400依次首尾相连，当制冷剂按照从旋转式压缩机100流向第一换热器200，再流向节流装置300，最后流向第二换热器400后回到旋转式压缩机100的方向流动时，可以构成制冷循环，当制冷剂按照从旋转式压缩机100流向第二换热器400，再流向节流装置300，最后流向第一换热器200后再流回旋转式压缩机100的方向流动时，可以构成制热循环。可选地，该制冷系统还可以包括四通阀500，通过四通阀500来控制制冷系统内的制冷剂流向。由于旋转式压缩机100具有制冷剂泄漏量小、功耗低等优点，由此可以使制冷系统具有最优的COP，制冷效率高，功耗低。

根据本发明第四方面实施例的空调，包括根据本发明第三方面的制冷系统，由此空调功耗低，制冷效率高。其中上述的第一换热器200为室外换热器，用于设在室外，第二换热器400为室内换热器，用于设在室内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种旋转式压缩机的气缸，其特征在于，所述气缸内具有压缩腔，所述压缩腔的高度为H，所述压缩腔的内径为D，所述气缸上设有吸气通道，所述吸气通道的最小流通面积为S，所述吸气通道的当量直径为Ds，所述当量直径Ds与所述内径D之比满足如下关系式：0.18≤Ds/D≤0.36。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机的气缸，其特征在于，所述当量直径Ds与所述内径D之比满足如下关系式：0.2≤Ds/D≤0.36。

3.根据权利要求1或2所述的旋转式压缩机的气缸，其特征在于，所述压缩腔的高度为H与所述压缩腔的内径为D之比满足如下关系式：0.3≤H/D≤0.46。

4.根据权利要求3所述的旋转式压缩机的气缸，其特征在于，所述高度H与所述内径D之比满足如下关系式：0.34≤H/D≤0.42。

5.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括根据权利要求1-4中任一项所述的旋转式压缩机的气缸。

6.一种制冷系统，其特征在于，包括根据权利要求5所述的旋转式压缩机。

7.一种空调，其特征在于，所述空调包括根据权利要求6所述的制冷系统。

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