CN104033388B - 低压腔旋转式压缩机和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压腔旋转式压缩机和制冷设备，该低压腔旋转式压缩机的油池和排气腔内具有冷冻机油组合物，冷冻机油组合物包括冷冻机油和烃类制冷剂，冷冻机油满足在40摄氏度时的运动粘度为1～56mm²/s；在低压腔旋转式压缩机运转过程中，油池内冷冻机油组合物的运动粘度与排气腔内的冷冻机油组合物的运动粘度的比值为1～10。根据本发明实施例的低压腔旋转式压缩机不仅可以满足低压腔旋转式压缩机低压油池要求，又能满足运动机构高压腔的工作需要。

Description

低压腔旋转式压缩机和制冷设备

技术领域

本发明属于压缩机领域，具体而言，本发明涉及低压腔旋转式压缩机和制冷设备。

背景技术

R22制冷剂已被“蒙特利尔议定”书列为限期逐步淘汰的制冷剂。欧洲、日本早已开始转向用R410A制冷剂替代，美国也于2010年禁止R22制冷剂在新的制冷产品中使用。中国也加快了R22制冷剂淘汰的步伐，将于2013年冻结在2009～2010年的平均水平，2015年要达到削减基线水平的10％的要求。而国内一些主要品牌也开始推出R410A作为制冷剂的环保空调。然而R410A的GWP值比R22还大，“京都议定书”已将R410A制冷剂列为受控排放的温室效应气体，所以，R410A制冷剂也不是长远的替代方案。

作为HCFC(如R22)、HFC(如R410A,R407C))的替代制冷剂，现碳氢制冷剂最为业界关注。其中用于空调器的碳氢制冷剂中，目前研究应用最广的就是R290(丙烷)。由于R290具有较强的可燃性，IEC及EN标准对使用R290作为制冷剂的空调系统具有严格的充注量限制，低压腔结构可以大幅降低润滑油中的冷媒溶解度，并减少壳体内空间的冷媒量，从而达到扩大R290冷媒的使用范围，满足(2HP～3HP)机种要求。但是，采用低压腔旋转式压缩机仍然存在一些技术问题，譬如冷冻机油选择问题。低压腔旋转式压缩机低压油池冷冻机油要求冷冻机油40℃时运动粘度不能太高，否则轴承与曲轴间配合形成的运动副摩擦力增大，导致入力增大，压缩机启动产生问题。另一方面，运动机构高压腔要求冷冻机油40℃时运动粘度不能太低，否则冷冻机油难以在活塞端面以及活塞外圆形成有效密封油膜，导致泄漏严重，影响制冷量。对于低压腔旋转式压缩机来说，需要寻找一种在一定程度上既满足低压油池要求，又能满足运动机构高压腔的冷冻机油，才能保证压缩机能效最大化。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出低压腔旋转式压缩机和制冷设备。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种低压腔旋转式压缩机，所述低压腔旋转式压缩机的油池和排气腔内具有冷冻机油组合物，所述冷冻机油组合物包括冷冻机油和烃类制冷剂，

所述冷冻机油满足在40摄氏度时的运动粘度为1～56mm²/s；

在所述低压腔旋转式压缩机运转过程中，所述油池内冷冻机油组合物的运动粘度与所述排气腔内的冷冻机油组合物的运动粘度的比值为1～10。

根据本发明实施例的低压腔旋转式压缩机不仅可以满足低压腔旋转式压缩机低压油池要求，又能满足运动机构高压腔的工作需要，从而保证压缩机能效最大化。

另外，根据本发明上述实施例的低压腔旋转式压缩机还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述冷冻机油满足在40摄氏度时的运动粘度为5～38mm²/s；在所述低压腔旋转式压缩机运转过程中，所述油池内冷冻机油组合物的运动粘度与所述排气腔内的冷冻机油组合物的运动粘度的比值为1.5～9。由此，可以显著提高压缩机的能效。

在本发明的一些实施例中，所述冷冻机油满足在40摄氏度时的运动粘度为10～23mm²/s；在所述低压腔旋转式压缩机运转过程中，所述油池内冷冻机油组合物的运动粘度与所述排气腔内的冷冻机油组合物的运动粘度的比值为2～8。由此，可以进一步提高压缩机的能效。

在本发明的一些实施例中，在所述低压腔旋转式压缩机运转过程中，所述油池内冷冻机油组合物的温度为-25～90摄氏度，压力为0.1Mpa～1.0Mpa；所述排气腔内的冷冻机油组合物的温度为20～140摄氏度为0.3Mpa～3.5Mpa。由此，可以进一步提高压缩机能效。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制冷设备，所述制冷设备包括前面所述的低压腔旋转式压缩机。由此，可以显著提高制冷设备的能效。

另外，根据本发明上述实施例的制冷设备还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述制冷设备为空调、热泵热水器或冰箱。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的低压腔旋转式压缩机中冷冻机油的粘度-能效曲线；

图2是根据本发明一个实施例的低压腔旋转式压缩机中冷冻机油的粘度-油池冷冻机油粘度曲线；

图3是根据本发明一个实施例的低压腔旋转式压缩机中冷冻机油的粘度-排气腔冷冻机油粘度曲线；

图4是是根据本发明一个实施例的低压腔旋转式压缩机的结构示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种低压腔旋转式压缩机。根据本发明的实施例，低压腔旋转式压缩机的油池和排气腔内具有冷冻机油组合物，该冷冻机油组合物包括冷冻机油和烃类制冷剂。根据本发明的实施例，上述低压腔旋转式压缩机采用的冷冻机油组合物中冷冻机油满足下列条件，即在40摄氏度时的运动粘度为1～56mm²/s，并且在低压腔旋转式压缩机运转过程中，油池内冷冻机油组合物的运动粘度与排气腔内的冷冻机油组合物的运动粘度的比值为1～10。由此通过采用满足上述条件的冷冻机油可以显著提高压缩机的能效。同时采用满足上述条件的冷冻机油还可以减少烃类制冷剂的充注量，进而提高压缩机的可靠性。

根据本发明的具体实施例，烃类制冷剂可以选自R290或者R600a。根据本发明的实施例，满足上述条件的冷冻机油可以采用选自聚链烷二醇醚、聚乙烯醚、聚α烯烃、烷基苯、多元醇脂和矿物油中的至少一种。

根据本发明的具体实施例，如果冷冻机油40摄氏度时运动粘度过低，以至于低于1mm²/s，则冷冻机油难以在活塞端面以及活塞外圆形成有效密封油膜，导致泄漏严重，影响制冷量。如果冷冻机油40摄氏度时运动粘度超过56mm²/s，则轴承与曲轴间配合形成的运动副摩擦力增大，导致入力增大，压缩机启动故障。因此，本发明上述实施例低压腔旋转式压缩机采用的冷冻机油粘度适中，可以有效避免由于粘度过大或者过低造成压缩机性能较低或者产生故障。并且发明人通过大量实验还发现，在40摄氏度时，当冷冻机油运动粘度在1～56mm²/s范围内时，随着运动粘度的增加，压缩机能效比呈现明显的上升趋势，并且能效比可以达到4.0以上，而当冷凝机油运动粘度继续增加(大于56mm²/s)，随着运动粘度的增加，压缩机的能效比呈现明显的下降趋势(如图1)，另外，在40摄氏度时，冷冻机油的运动粘度在1～56mm²/s范围内时，随着运动粘度的升高，油池冷冻机油在壳体低温低压环境下运动粘度呈现明显的上升趋势(1～20mm²/s)(如图2)，同时泵体高压腔内冷冻机油的运动粘度亦呈现明显的上升趋势(0.5～4mm²/s)(如图3)。由此，选择在40摄氏度时的运动粘度为1～56mm²/s的冷冻机油和烃类制冷剂联合所得到的冷冻机油组合物，不仅可以满足低压油池要求，又能满足运动机构高压腔的工作需要，从而保证压缩机能效最大化。

具体地，当冷冻机油在40℃时的运动粘度为1～56mm²/s时，此时壳体低压油池内冷冻机油的运动粘度与高压排气腔内冷冻机油的运动粘度之比α满足1≤α≤10，可以基本满足曲轴与主副轴承配合面要求，同时可以满足活塞端面及吸排气腔密封的要求，进一步的，当冷冻机油在40℃时的运动粘度为5～38mm²/s时，此时壳体低压油池内冷冻机油的运动粘度与高压排气腔内冷冻机油的运动粘度之比α满足1.5≤α≤9，在既满足曲轴与主副轴承配合面要求，又满足活塞端面及吸排气腔密封的要求同时，压缩机能效可以达到更高的水平，更进一步的，当冷冻机油在40℃时的运动粘度为10～23mm²/s时，此时壳体低压油池内冷冻机油的运动粘度与高压排气腔内冷冻机油的运动粘度之比α满足2≤α≤8，既满足曲轴与主副轴承配合面要求，又满足活塞端面及吸排气腔密封的要求，并且压缩机能效可以达到更高的水平，同时冷冻机油更加容易实现量产化。

根据本发明的实施例，低压腔旋转式压缩机运转过程中，油池内冷冻机油组合物和排出腔内的冷冻机油组合物的温度和压力并不受特别限制，根据本发明具体实施例，在低压腔旋转式压缩机运转过程中，控制油池内冷冻机油组合物的温度可以为-25～90摄氏度，压力可以为0.1Mpa～1.0Mpa；排气腔内的冷冻机油组合物的温度可以为20～140摄氏度，压力可以为0.3Mpa～3.5Mpa。由此当低压腔旋转式压缩机采用40℃时运动粘度为1～56mm²/s，优选5～38mm²/s，更优选10～23mm²/s，的冷冻机油并在上述条件下运转可以显著提高压缩机的能效。

具体地，低压腔旋转式压缩机结构如图4所示，低压腔旋转式压缩机具有连通管10、上壳体20、定子30、转子40、主壳体50、储液器60、主轴承70、挡油罩80、活塞90、回流孔100、气缸110、吸气流道120、副轴承130、排气管140、盖板150、消音器160、油池170、分流装置180。其中，壳体包括上壳体、主壳体和下壳体，主壳体大体为圆筒形，上壳体的底部敞开，下壳体的顶部敞开，上壳体设在主壳体的顶部，下壳体设在主壳体的底部，上壳体、主壳体和下壳体共同限定出容纳空间，可选地，上壳体、主壳体和下壳体焊接连接成一体或者上壳体、主壳体和下壳体可以一体成型。电机设在容纳空间内，且位于容纳空间的上部，电机包括定子、转子。定子的外周可以固定连接在壳体的内壁上，转子可转动地设在定子内。进一步地，转子的下部设有平衡块。储液器设置在壳体侧边，储液器内设置有过滤网，储液器B管设在储液器容纳空间下部，B管上设置有回油孔。分流装置，主要连通储液器和主壳体，制冷剂可以通过分流装置上设置的连通管进入壳体内部冷却电机，且可以为壳体内部提供背压。压缩机构设在壳体内，且压缩机构位于电机的下方。压缩机构设在容纳空间的下部，且位于电机的下方，压缩机构可以固定连接在壳体的内壁上，壳体的底部具有油池，油池中封入冷冻机油，该冷冻机油满足在40摄氏度时的运动粘度为1～56mm²/s。在低压腔旋转式压缩机运转过程中，油池内冷冻机油组合物的运动粘度与排气腔内的冷冻机油组合物的运动粘度的比值为1～10。

参照图4，压缩机构包括单气缸、主轴承、副轴承、活塞、滑片(图未示出)以及曲轴，其中，气缸可以形成为顶部和底部均敞开的圆筒形，气缸上形成有沿其径向延伸的滑片槽，主轴承和副轴承分别设在气缸的顶部和底部，主轴承、气缸和副轴承共同限定出压缩腔，活塞偏心地设在压缩腔内，曲轴的上端与电机相连，曲轴的下端穿过主轴承伸入压缩腔内以带动活塞沿压缩腔的内壁滚动，滑片可移动地设在滑片槽内，例如滑片可以通过弹簧可移动地设在滑片槽内，滑片的一端伸入压缩腔内且止抵活塞。经压缩机压缩的高温冷媒通过排气管到达冷凝器，经过冷凝器冷凝后的冷媒依次经过膨胀阀和蒸发器后，成为低温低压冷媒。低温低压冷媒进入到气缸内进行压缩，在气缸内部被压缩的高压冷媒通过高压排气腔排出压缩机再次到达冷凝器，于是就形成一个循环，此时的压缩机起到了构建循环系统的作用。

在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制冷设备。根据本发明的实施例，该制冷设备包括上述的低压腔旋转式压缩机。根据本发明的实施例，制冷设备的具体种类并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，制冷设备可以为空调、热泵热水器或冰箱。需要说明的是，上述所描述的低压腔旋转式压缩机的特征和优点同样适于该制冷设备，此处不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种低压腔旋转式压缩机，所述低压腔旋转式压缩机的油池和排气腔内具有冷冻机油组合物，所述冷冻机油组合物包括冷冻机油和烃类制冷剂，其特征在于，

所述冷冻机油满足在40摄氏度时的运动粘度为1～56mm²/s；

在所述低压腔旋转式压缩机运转过程中，所述油池内冷冻机油组合物的运动粘度与所述排气腔内的冷冻机油组合物的运动粘度的比值为1～10，

在所述低压腔旋转式压缩机运转过程中，所述油池内冷冻机油组合物的温度为-25～90摄氏度，压力为0.1Mpa～1.0Mpa；所述排气腔内的冷冻机油组合物的温度为20～140摄氏度，压力为0.3Mpa～3.5Mpa。

2.根据权利要求1所述的低压腔旋转式压缩机，其特征在于，所述冷冻机油满足在40摄氏度时的运动粘度为5～38mm²/s；在所述低压腔旋转式压缩机运转过程中，所述油池内冷冻机油组合物的运动粘度与所述排气腔内的冷冻机油组合物的运动粘度的比值为1.5～9。

3.根据权利要求2所述的低压腔旋转式压缩机，其特征在于，所述冷冻机油满足在40摄氏度时的运动粘度为10～23mm²/s；在所述低压腔旋转式压缩机运转过程中，所述油池内冷冻机油组合物的运动粘度与所述排气腔内的冷冻机油组合物的运动粘度的比值为2～8。

4.一种制冷设备，其特征在于，所述制冷设备包括权利要求1-3任一项所述的低压腔旋转式压缩机。

5.根据权利要求4所述的制冷设备，其特征在于，所述制冷设备为空调、热泵热水器或冰箱。