CN104807228B - 冷却设备和压缩机 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种冷却设备和压缩机。所述冷却设备包括：压缩机；冷凝器，用于使从压缩机排出的制冷剂冷凝；膨胀阀，用于使从冷凝器排出的制冷剂膨胀；蒸发器，用于使从膨胀阀排出的制冷剂蒸发并将制冷剂传递到压缩机。压缩机包括具有小于大约3立方厘米的排量容积的旋转式压缩机，并且在冷却设备的内部循环的制冷剂包括R290、R600a、R123a、R1234yf和R1234ze中的至少一种。冷却设备和压缩机实现了小型化和高效率。

Description

冷却设备和压缩机
技术领域
本公开通常涉及一种冷却设备和压缩机，更具体地讲，涉及一种实现小型化和高效率的冷却设备和压缩机。
背景技术
一般的冷却设备通常使用用于将温度控制为适于人类活动的制冷剂循环。压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀可以是用于制冷剂循环的主要组件。
压缩机(作为用于制冷剂循环的主要组件中的一个)使用从驱动装置(例如电机)传递的动力压缩制冷剂。根据压缩方法，压缩机被分类为容积式压缩机(positivedisplacement compressor)和涡轮式压缩机。容积式压缩机包括旋转式压缩机，该旋转式压缩机用于使用在气缸内偏心地旋转的滚动活塞压缩流体。
旋转式压缩机包括具有密闭的容纳空间、入口和出口的壳体、安装在壳体内部的驱动单元以及结合到驱动单元的用于压缩制冷剂的压缩单元。与往复式压缩机相比，旋转式压缩机具有优良的容积效率，因此，旋转式压缩机具有较高的压缩效率。
随着现在单人房和两人房的增多，作为家用电器使用的冷却设备也也需要反映这种趋势。在市场上存在多种小的冷却装置，因此，存在使得这些冷却装置具有较高的效率和可移动性的需要。
发明内容
本公开的实施例提供一种实现小型化和高效率的冷却设备和压缩机。
本公开的实施例还提供一种为了可靠运转而限制冷却设备和压缩机的运行状态的冷却设备和压缩机。
根据本发明的一方面，提供了一种冷却设备。所述种冷却设备包括：压缩机；冷凝器，用于使从压缩机排出的制冷剂冷凝；膨胀阀，用于使从冷凝器排出的制冷剂膨胀；蒸发器，用于使从膨胀阀排出的制冷剂蒸发并将制冷剂传递到压缩机，其中，压缩机包括具有小于大约3立方厘米(cc)的排量容积的旋转式压缩机，其中，在冷却设备的内部循环的制冷剂包括R290、R600a、R123a、R1234yf和R1234ze中的至少一种。
冷却设备的冷却性能可小于大约2千瓦(kW)。
压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器可通过管连接，其中，所述管可包括：气侧管，连接蒸发器和压缩机，并连接压缩机和冷凝器；液侧管，连接冷凝器和膨胀阀，并连接膨胀阀和蒸发器，其中，液侧管的内径可小于大约4.2mm，其中，气侧管的内径可小于大约6.5mm。
冷凝器和蒸发器可包括传热管，在制冷剂流过传热管的同时制冷剂在传热管中经历热交换，其中，传热管可包括形成在冷凝器中的冷凝传热管和形成在蒸发器中的蒸发传热管，其中，冷凝传热管的内径可小于大约5.0mm，其中，蒸发传热管的内径可小于大约7.0mm。
压缩机的重量可小于大约1.5千克(kg)。
压缩机的壳的内径可小于大约70mm。
压缩机的旋转轴的轴长度可小于大约170mm。
压缩机可包括用于储存油的储油室，其中，油的动力黏度可以是大约68mm2/s到大约170mm2/s。
油可包括多元醇酯(POE)和聚乙烯醚(PVE)中的至少一种。
压缩机可包括用于压缩制冷剂的压缩单元和用于向压缩单元传递动力的驱动单元，其中，驱动单元可以以小于大约6500转每分钟(rpm)的速度运转。
压缩机可包括壳体和形成在壳体的内部的压缩单元，其中，压缩单元可包括用于将压缩单元与壳体的内部分结合的至少四个单独的焊点。
压缩单元可包括至少一个气缸和布置在所述至少一个气缸的顶部和底部上以形成至少一个压缩室的多个板，其中，所述焊点可位于所述多个板中的至少一个和所述至少一个气缸上。
所述至少一个气缸可包括第一气缸和位于第一气缸与壳体的底部之间的第二气缸，其中，所述焊点可位于所述多个板中的至少一个和第二气缸上。
所述冷却设备还可包括：储液器，安装在压缩机的侧部上，以将从蒸发器排出的制冷剂分离并将所述制冷剂传递到压缩机，其中，压缩机和储液器可通过吸入管连接。
压缩机可包括壳体和形成在壳体的内部的至少一个气缸，其中，通过吸入管流入到壳体中的制冷剂可被分配到所述至少一个气缸中。
根据本公开的另一方面，提供了一种冷却设备。所述冷却设备包括制冷剂循环，制冷剂循环包含压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，其中，在制冷剂循环中循环的制冷剂包括R290、R600a、R123a、R1234yf和R1234ze中的至少一种，其中，压缩机的旋转轴的轴长度大于大约80mm且小于大约170mm。
压缩机的旋转轴的轴长度可大于大约88.9mm且小于大约170mm。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于压缩和排出制冷剂的压缩机。所述压缩机包括：壳体，形成外观；驱动单元，包括定子、可旋转地布置在定子的内部的转子以及压入到转子中的旋转轴；压缩单元，包括形成压缩室的气缸和在压缩室内利用从驱动单元传递的动力转动的滚动活塞，其中，制冷剂包括R290、R600a、R123a、R1234yf和R1234ze中的至少一种，其中，压缩机的排量容积小于大约3立方厘米。
转子可以以小于大约6500rpm的速度旋转。
旋转轴的长度可大于大约80mm且小于大约170mm。
壳的内径可大于大约30mm且小于大约70mm。
压缩机的重量大于大约0.6kg且小于大约1.5kg。
在壳体的内部的底部中可储存预定的油，使得所述预定的油接触旋转轴的端部，其中，油的动力黏度为大约68mm2/s到大约170mm2/s。
压缩单元可被布置为使得压缩单元的至少一部分接触壳体的内部，其中，压缩单元和壳体可通过多个焊点结合到一起。
所述多个焊点可包括至少一个上焊点和位于所述至少一个上焊点与壳体的底部之间的至少一个下焊点。
压缩单元可包括布置在气缸的顶部和底部上的板，其中，所述多个焊点可位于板和气缸上。
气缸可包括第一气缸和位于第一气缸与壳体的底部之间的第二气缸，其中，板可包括布置在第一气缸的顶部上的顶板和布置在第二气缸的底部上的底板，其中，所述多个焊点可位于顶板和第二气缸上。
壳体可包括入口，从储液器分离的制冷剂通过该入口流入到壳体中。
气缸可包括形成彼此隔开的压缩室的多个气缸，其中，通过入口流入的制冷剂可被分配到所述多个气缸。
气缸可包括形成第一压缩室的第一气缸和形成第二压缩室的第二气缸，其中，通过入口流入的制冷剂可交替地流入到第一压缩室和第二压缩室中。
通过下面结合附图公开了本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它方面、优点和显著特点对于本领域技术人员而言将变得明显。
附图说明
通过参照附图详细描述本公开的示例性实施例，本公开的上述和其它特点及优点将会变得更清楚，在附图中：
图1示出根据本公开的实施例的冷却设备的制冷剂循环；
图2示出根据本公开的实施例的冷却设备的热交换器；
图3示出根据本公开的实施例的压缩机；
图4示出根据本公开的实施例的压缩机的截面图；
图5示出图4的“A”部分的放大图；
图6示出根据本公开的实施例的压缩机的焊点。
在所有附图中，相同的标号将被理解为指示相同的部件、组件和结构。
具体实施方式
现在将参照附图更充分地描述本公开，附图中示出了本公开的示例性实施例。然而，本公开可以以多种不同的形式来实施，并不应被解释为局限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将本公开的构思充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，相同的标号表示相同的元件，因此将省略对其的描述。
应理解，虽然在此可使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不受这些术语的限制。这些术语仅是用来对一个元件、组件、区域、层或部分与另一区域、层或部分进行区分。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可被命名为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。在此使用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并不意图限制本发明。应该理解，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式包含复数指代。
术语“包括”或“包含”是范围广泛的或开放式的，并不排除另外的、未列举的元件或方法步骤。在此使用的“单元”、“模块”、“块”等中的每个代表用于处理至少一个功能或操作的单元，并可以以硬件、软件或它们的组合来实现。
现在将对实施例进行详细说明，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的元件。
图1示出根据本公开的实施例的冷却设备的制冷剂循环。
制冷剂循环可涉及压缩机10、冷凝器20、膨胀阀或膨胀装置30和蒸发器40。在制冷剂循环中，制冷剂通过一系列的过程(压缩过程-冷凝过程-膨胀过程-蒸发过程)而循环，从而通过在制冷剂和将被冷却的物体之间进行热交换的方式冷却将被冷却的物体。
压缩机10在高温和高压下压缩气态制冷剂并排出被压缩的气态制冷剂，所述被压缩的气态制冷剂进而流入到冷凝器20中。冷凝器20使气态制冷剂冷凝成液体，以向周围释放热。
膨胀阀30使通过冷凝器20冷凝的高温和高压的液态制冷剂膨胀成低压的液态制冷剂。蒸发器40使通过膨胀阀30膨胀的制冷剂蒸发。蒸发器40通过使用制冷剂的蒸发的潜热与将被冷却的物体热交换的方式实现冷却效果，并且蒸发器40将低温和低压的气态制冷剂回流到压缩机10。用于冷却将被冷却的物体的冷却设备可使用制冷剂循环。
在冷却设备内循环的制冷剂可包括R290、R600a、R123a、R1234yf和R1234ze中的至少一种。冷却设备的冷却性能可以小于大约2kW。冷却设备是指用于冷却将被冷却的物体的设备，冷却性能是指该冷却设备的容量。
压缩机10、冷凝器20、膨胀阀30和蒸发器40可通过用于使制冷剂通过的管100和200连接。通过压缩机10的制冷剂处于气相，通过膨胀阀30的制冷剂处于液相。因此，连接到压缩机10的管称为气侧管200，连接到膨胀阀30的管称为液侧管100。
气侧管200包括连接冷凝器20和压缩机10的第一气侧管15以及连接蒸发器40和压缩机10的第二气侧管25。液侧管100包括连接冷凝器20和膨胀阀30的第一液侧管45以及连接蒸发器40和膨胀阀30的第二液侧管35。
液侧管100和气侧管200可被形成为具有预定厚度的圆筒。例如，液侧管100的内径可小于4.2mm。然而，液侧管100的内径可大于1.1mm，以用于使制冷剂通过。因此，液侧管100的内径可大于1.1mm且小于4.2mm。
作为另一示例，气侧管200的内径可小于6.5mm。气侧管200的内径还可大于1.5mm，因此，气侧管200的内径可大于1.5mm且小于6.5mm。
图2示出根据本公开的实施例的冷却设备的热交换器。
从根本上说，冷凝器20和蒸发器40是热交换器，在热交换器中，制冷剂在流过将被冷却的物体的同时与所述将被冷却的物体进行交换热。虽然以传热管21和41(制冷剂在流过传热管21和41的同时在传热管21和41中执行热交换)的形式在此示出，但是热交换器可具有多种其它形式。传热管21和41可以以具有预定厚度的圆筒的形式形成。热交换器翅片22和42可分别附着到传热管21和41，以提高热交换效率。
因为在气态制冷剂到液态制冷剂的转换期间形成在冷凝器20的侧部上的传热管21向周围释放热，所以这种传热管21被称作加热传热管(或冷凝传热管)。因为在从液态制冷剂到气态制冷剂的相变期间形成在蒸发器40的侧部上的传热管41从周围吸收热，所以这种传热管41被称作冷却传热管(或蒸发传热管)。
加热传热管21的内径b可具有预定直径。例如，加热传热管21的内径b可小于5.0mm。然而，加热传热管21的内径b可大于2.0mm，以用于使制冷剂通过。因此，加热传热管21的内径b可大于2.0mm且小于5.0mm。
冷却传热管41的内径a也可具有预定直径。例如，冷却传热管41的内径a可小于7.0mm。冷却传热管41的内径a可大于1.5mm，因此，冷却传热管41的内径a可大于1.5mm且小于7.0mm。
图3示出根据本公开的实施例的压缩机10，图4示出根据本公开的实施例的压缩机10的截面图。
从蒸发器40排出的制冷剂可流过储液器50而进入到压缩机10中。储液器50可被布置为邻近压缩机10，并且储液器50和压缩机10可通过吸入管54连接。鼓风管12可形成在压缩机10的一端上，以将被压缩的制冷剂排放到冷凝器20中。
储液器50被安装为防止从蒸发器40排出的低温和低压制冷剂中保留的没有转换成气相的制冷剂(即，即使在从蒸发器40排出之后也保持为液相的制冷剂)流入到压缩机10中。从蒸发器40排出的制冷剂流过连接管52而进入到储液器50中。因为压缩机10不会压缩液体制冷剂，所以储液器50仅使处于气相的制冷剂流入到压缩机10。换言之，仅液体制冷剂留在储液器50中，同时气体制冷剂流入到压缩机10中。
压缩机10可包括壳体11、布置在壳体11内部的驱动单元60和压缩单元70。驱动单元60可安装在壳体11的内部的上部，且压缩单元70可安装在壳体11的内部的下部。
驱动单元60可包括固定在壳体11的内部的圆筒形定子61以及可旋转地安装在定子61的内部的转子62。旋转轴63可被压入转子62的中央部分中并与转子62结合。
当施加电力时，转子62和与转子62结合的旋转轴63旋转，并因此驱动压缩单元70。驱动单元60可以以小于6500rpm的任何速度工作。换言之，转子62可以以小于6500rpm的任何速度旋转，以将旋转动力传递到压缩单元70。
压缩单元70可包括多个气缸、压缩室和滚动活塞。例如，压缩单元70可包括：气缸76和78，分别形成压缩室72和74；滚动活塞80和82，利用传递的旋转动力而在压缩室72和74中转动。压缩单元70还可包括多个板84、86和88，所述多个板84、86和88通过覆盖所述多个气缸76和78中的每个的顶部和底部而形成压缩室72和74。因此，多个气缸76和78以及多个板84、86和88形成彼此隔开的多个压缩室72和74。
参照图4，示出了第一气缸76和布置在第一气缸76与壳体11的底部之间的第二气缸78。第一气缸76可形成第一压缩室72，第二气缸78可形成第二压缩室74。第一滚动活塞80和第二滚动活塞82可分别位于第一压缩室72和第二压缩室74中。另外，板84、86和88可以是布置在第一气缸76的顶部上的顶板84、布置在第二气缸78的底部上的底板88以及布置在第一气缸76与第二气缸78之间的中部板86。
从驱动单元60延伸的旋转轴63可通过穿过第一压缩室72和第二压缩室74的中央部分而被安装。旋转轴63可连接到形成在第一压缩室72中的第一滚动活塞80和形成在第二压缩室74中的第二滚动活塞82。压缩机10可包括延伸压缩机10的壳体11的内部长度的旋转轴63。旋转轴63的轴长度指旋转轴63的竖直长度。旋转轴63的轴长度可为大约80mm到大约170mm。更具体地，旋转轴63的轴长度可为大约88.9mm到大约170mm。
第一滚动活塞80和第二滚动活塞82可与使第一滚动活塞80和第二滚动活塞82分别在压缩室72和74的内部偏心地转动的旋转轴63结合。通过这种结构，压缩室72和74中的偏心旋转运动可压缩介质。第一滚动活塞80和第二滚动活塞82可与具有不同的偏心方向的旋转轴63结合。例如，在第一滚动活塞80和第二滚动活塞82中可以以180度的相位差压缩制冷剂。
具有这种偏心地旋转的滚动活塞80和82的压缩机10被称作旋转式压缩机。压缩机10可被形成为具有小于大约3立方厘米的排量容积。所述排量容积为第一压缩室72和第二压缩室74的体积的组合。
压缩机10的重量可小于大约1.5kg。压缩机10的重量指排除了例如储液器50的重量。例如，压缩机10的重量可为大约0.6kg到大约1.5kg。
压缩机10的壳体11的内径可小于大约70mm。压缩机10的壳体11的内径指壳11的水平截面的直径。例如，压缩机10的壳体11的内径可为大约30mm到大约70mm。
储油室90可形成在壳11的内部的底部上，以储存接触旋转轴63的端部的预定的油。油沿着旋转轴63向上和向下地运动，以减小例如压缩单元70中的摩擦。
油可以是具有动力黏度的高黏性油。例如，动力黏度可为大约68平方毫米每秒(mm2/s)到170mm2/s。油可以是多元醇酯(POE)和聚乙烯醚(PVE)中的至少一种。
图5示出图4的“A”部分的放大图。“A”部分示出从储液器50流到压缩机10的制冷剂运动所通过的流动路径。
已通过储液器50的制冷剂通过吸入管54而到达压缩机10的入口92。如图3至图5所示，储液器50和压缩机10通过吸入管54连接，并且制冷剂通过入口92流入到压缩机10中。
通过入口92流到壳体11的内部的制冷剂可被分配到各个气缸76和78。如上所述，因为第一滚动活塞80和第二滚动活塞82以180度的相位差运转，所以制冷剂可交替地流入到第一压缩室72和第二压缩室74中。
在图5中，示出了流过入口92的制冷剂流入到第二压缩室74中。此时，第一滚动活塞80正偏心地旋转以朝向入口92伸出，以阻碍制冷剂流入到第一压缩室72中，同时第二滚动活塞82正偏心地旋转以朝向入口92的相反方向伸出，以有助于制冷剂流入到第二压缩室74中。即，当第一滚动活塞80和第二滚动活塞82交替地偏心地旋转时，制冷剂可被分配到第一压缩室72和第二压缩室74中。
图6示出根据本公开的实施例的压缩机10的焊点(参见，例如，焊点102、104、106和108)。
压缩单元70可被布置为使得压缩单元70的至少一部分接触壳体11的内部。壳体11和压缩单元70可被焊接到一起，使得压缩单元70与壳体11的内部结合以压缩制冷剂。压缩单元70可通过一个板和/或气缸上的单个焊点或者多个板和/或气缸上的多个焊点而与壳体11的内部分结合。例如，将壳体11和压缩单元焊接到一起的焊点可被称作焊点102、104、106和108。
多个焊点102、104、106和108将压缩单元70和壳体11可靠地结合。多个焊点102、104、106和108可位于板84、86和88以及气缸76和78上。多个焊点102、104、106和108可包括至少四个单独的焊点102、104、106和108。
多个焊点102、104、106和108可包括至少一个上焊点102、104和/或106以及位于所述至少一个上焊点102、104和/或106与壳体11的底部之间的至少一个下焊点108。
在图6中，示出三个上焊点102、104、106和一个下焊点108。所述三个上焊点102、104和106以一定间隔分开地布置在顶板84上，下焊点108被布置在第二气缸78的侧部上。焊点102、104、106、108的位置可基于压缩机10的结构而改变到最适宜的位置。
根据本公开的实施例，可提供一种尺寸小且高效率的冷却设备和压缩机。所述冷却设备和压缩机可限制它们的组件的运行状态，以获得小型化和高效率。
虽然已描述了多个实施例，但是本领域的普通技术人员将理解并清楚的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行多种修改。因此，对于本领域的普通技术人员将清楚的是，本公开不限于所描述的实施例，提供所描述的实施例仅为了说明性的目的。

Claims (13)

1.一种冷却设备，包括：
压缩机，包括壳体和形成在壳体的内部的压缩单元；
冷凝器，用于使从压缩机排出的制冷剂冷凝；
膨胀装置，用于使从冷凝器排出的制冷剂膨胀；
蒸发器，用于使从膨胀装置排出的制冷剂蒸发并将制冷剂传递到压缩机，
其中，压缩机包括具有小于3立方厘米的排量容积的旋转式压缩机，
其中，在冷却设备的内部循环的制冷剂包括R290、R600a、R123a、R1234yf和R1234ze中的至少一种，
其中，压缩单元包括至少一个气缸、布置在所述至少一个气缸的顶部的顶板和布置在所述至少一个气缸的底部的底板，
其中，压缩单元通过位于顶板上的至少三个单独的焊点和位于所述至少一个气缸上的至少一个焊点结合到壳体的内部。
2.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，冷却设备的冷却性能小于2kW。
3.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器通过管连接，
其中，所述管包括：气侧管，连接蒸发器和压缩机，并连接压缩机和冷凝器；液侧管，连接冷凝器和膨胀装置，并连接膨胀装置和蒸发器，
其中，液侧管的内径小于4.2mm，
其中，气侧管的内径小于6.5mm。
4.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，冷凝器和蒸发器包括传热管，在制冷剂流过传热管的同时制冷剂在传热管中经历热交换，
其中，传热管包括形成在冷凝器中的冷凝传热管和形成在蒸发器中的蒸发传热管，
其中，冷凝传热管的内径小于5.0mm，
其中，蒸发传热管的内径小于7.0mm。
5.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，压缩机的重量小于1.5kg。
6.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，压缩机的壳体的内径小于70mm。
7.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，压缩机的旋转轴的轴长度小于170mm。
8.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，压缩机包括用于储存油的储油室，
其中，油的动力黏度为68mm2/s到170mm2/s。
9.根据权利要求8所述的冷却设备，其中，油包括多元醇酯和聚乙烯醚中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，压缩机包括用于向压缩单元传递动力的驱动单元，
其中，驱动单元以小于6500转每分钟的速度运转。
11.根据权利要求1所述的冷却设备，其中，所述至少一个气缸包括第一气缸和位于第一气缸与壳体的底部之间的第二气缸，
其中，所述至少四个单独的焊点位于所述多个板中的至少一个和第二气缸上。
12.根据权利要求1所述的冷却设备，还包括：
储液器，安装在压缩机的侧部上，以将从蒸发器排出的制冷剂分离并将所述制冷剂传递到压缩机，
其中，压缩机和储液器通过吸入管连接。
13.根据权利要求12所述的冷却设备，其中，通过吸入管流入到壳体中的制冷剂被分配到所述至少一个气缸中。
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