CN106089652A - 一种单缸增焓压缩机及具有其的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单缸增焓压缩机(1)，所述压缩机为转缸压缩机，其包括气缸(2)、套设于所述气缸(2)外围的气缸套(3)、以及设置在所述气缸(2)内部的活塞(4)，所述气缸套(3)上设有吸气通道(6)和排气通道(7)，在所述气缸套(3)上还设置有增焓通道(8)，所述增焓通道(8)在周向上位于所述吸气通道(6)和所述排气通道(7)之间。本发明能够在单气缸、单气缸套、单活塞下实现对空调系统的增焓作用。本发明还公开了具有该压缩机的空调系统。

Description

一种单缸增焓压缩机及具有其的空调系统

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种单缸增焓压缩机以及具有其的空调系统。

背景技术

增焓压缩技术属于近年来出现的新技术。现有技术中，已存在双级增焓压缩技术，例如，基于十字滑块原理的双级增焓压缩机。这种压缩机采用双气缸、双气缸套、双活塞的方式对系统进行增焓作用，其结构较为复杂，并且在运转过程中，转轴需要承载四个压缩腔的载荷，因此对转轴强度要求非常高。

现有技术中还没有出现针对单缸压缩机的增焓压缩技术。如果能针对单缸压缩机，例如转缸压缩机，在单气缸、单气缸套、单活塞下实现系统增焓，将可以明显降低泵体转轴的承载要求，从而提高系统可靠性、降低制造成本。

因此本发明旨在研究设计出一种单缸增焓压缩机及具有其的空调系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的双级增焓式压缩机存在在运转过程中转轴需要承载较大载荷的缺陷，从而提供一种单缸增焓压缩机及具有其的空调系统。

本发明提供一种单缸增焓压缩机，所述压缩机为转缸压缩机，其包括气缸、套设于所述气缸外围的气缸套、以及设置在所述气缸内部的活塞，所述气缸套上设有吸气通道和排气通道，在所述气缸套上还设置有增焓通道，所述增焓通道在周向上位于所述吸气通道和所述排气通道之间。

优选地，还包括驱动所述活塞转动的转轴，所述转轴、活塞和气缸三者构成十字滑块结构。

优选地，所述气缸上垂直于所述气缸的轴线方向设置有贯穿所述气缸的活塞孔，所述活塞形状配合地设置在所述活塞孔中，且沿着所述活塞的轴线方向，所述活塞的长度尺寸小于所述活塞孔的长度尺寸。

优选地，所述活塞的轴向的两个端面均为圆弧面，所述圆弧面的圆弧半径与所述气缸的半径相同。

优选地，所述活塞孔为圆形孔或椭圆形孔。

优选地，所述活塞的侧面设置有与所述活塞的轴线正交的扁槽，且所述扁槽的长度方向垂直于所述活塞的轴线，所述转轴与所述扁槽滑动地配合。

优选地，所述气缸套轴向方向上的中心横截面定义为中心对称面，所述吸气通道设置在所述中心对称面处。

优选地，所述增焓通道设置于所述气缸套的所述中心对称面的下方或上方的位置处。

优选地，所述排气通道为2个，分布于所述中心对称面的两侧。

优选地，所述吸气通道在靠近所述气缸套内部空间的位置处沿周向扩展成一段圆弧结构。

优选地，所述气缸套的外侧面上对应于所述吸气通道和/或所述增焓通道的位置处设置有径向向外的凸台。

优选地，所述增焓通道为阶梯孔，其小直径段位于靠近所述气缸套内部空间的位置处。

本发明还提供一种空调系统，其包括前述的单缸增焓压缩机，还包括设置于所述压缩机外部与所述增焓通道相连通的增焓组件。

优选地，所述增焓组件包括闪蒸器、分液器和增焓管路，所述增焓管路连通所述闪蒸器和所述分液器，并且所述增焓管路最终连通至所述增焓通道。

优选地，所述增焓组件还包括设置在所述增焓管路上以控制所述增焓管路接通或断开的控制阀。

本发明提供的一种单缸增焓压缩机及具有其的空调系统具有如下有益效果：

1.通过本发明设计提供的一种单缸增焓压缩机，能够在单气缸、单气缸套、单活塞下实现对空调系统的增焓作用；

2.还能够有效降低压缩机在运转过程中承载的较大负荷，有效降低对转轴强度的制造要求，节省了成本，还保证了运行的安全性能。

附图说明

图1是本发明的单缸增焓压缩机的内部结构示意图；

图2是本发明的单缸增焓压缩机的内部主要部件的爆炸示意图；

图3是本发明的单缸增焓压缩机的气缸套的结构示意图，其中：

3(a)表示气缸套的立体结构示意图；

3(b)表示气缸套的俯视示意图；

3(c)表示气缸套的主视示意图；

3(d)表示气缸套3(c)视图中的A-A剖视图；

3(e)表示气缸套3(c)视图中的B-B剖视图；

图4是表示本发明的单缸增焓压缩机的工作过程示意图，其中：

4(a-A)表示A-A剖面下吸气过程结束时的气缸套内部状态示意图；

4(a-B)表示B-B剖面下吸气过程结束时的气缸套内部状态示意图；

4(b-A)表示A-A剖面下增焓过程开始时的气缸套内部状态示意图；

4(b-B)表示B-B剖面下增焓过程开始时的气缸套内部状态示意图；

4(c-A)表示A-A剖面下增焓过程结束时的气缸套内部状态示意图；

4(c-B)表示B-B剖面下增焓过程结束时的气缸套内部状态示意图；

4(d-A)表示A-A剖面下排气过程开始时的气缸套内部状态示意图；

4(d-B)表示B-B剖面下排气过程结束时的气缸套内部状态示意图；

图5是具有本发明的单缸增焓压缩机的空调系统的结构示意图。

图中附图标记表示为：

1—压缩机，2—气缸，21—活塞孔，3—气缸套，4—活塞，41—扁槽，5—压缩腔，6—吸气通道，7—排气通道，8—增焓通道，9—中心对称面，10—闪蒸器，11—分液器，12—增焓管路，13—控制阀，14—转轴，15—上法兰，16—下法兰，17—冷凝器，18—蒸发器，19—一级节流阀，20—二级节流阀，22—吸气口分液器。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明提供一种单缸增焓压缩机1，所述压缩机为转缸压缩机，其包括气缸2、套设于所述气缸2外围的气缸套3、以及设置在所述气缸2内部的活塞4，所述气缸套3上设有吸气通道6和排气通道7，在所述气缸套3上还设置有增焓通道8，所述增焓通道在周向上位于所述吸气通道6和所述排气通道7之间。

通过设置于气缸套3上、且在周向上位于所述吸气通道6和所述排气通道7之间的增焓通道8，能够在压缩机中的气体被压缩到一定压力程度的情况下有效地对压缩机进行补气增焓，能够在单气缸、单气缸套、单活塞下实现对空调系统的增焓作用；能够有效降低压缩机在运转过程中转轴所承载的负荷，有效降低对转轴强度的制造要求，节省了成本，还保证了运行的安全性能。

优选地，该单缸增焓压缩机还包括驱动所述活塞4转动的转轴14，所述转轴14、活塞4和气缸2三者构成十字滑块结构。通过驱动活塞转动的转轴及通过由转轴、活塞和气缸三者构成的十字滑块结构，能够使得活塞随着转轴旋转而转动，并进而带动与活塞贴合的气缸转动，同时活塞在气缸中进行往复滑动，进而完成吸气、压缩、排气的过程。

优选地，所述气缸2上垂直于所述气缸2的轴线方向设置有贯穿所述气缸2的活塞孔21，所述活塞4形状配合地设置在所述活塞孔21中，且沿着所述活塞的轴线(同时也是活塞孔的轴线)方向，所述活塞4的长度尺寸小于所述活塞孔21的长度尺寸。通过设置于垂直气缸轴向方向的活塞孔能够有效地容纳活塞于其中，并且活塞沿其轴向方向的长度小于所述气缸的外径能够有效地使得活塞能够相对于气缸在活塞孔中作往复直线运动，从而在所述活塞轴向的端面、所述活塞孔和所述气缸套3内圆面之间形成压缩腔，对活塞轴向的端面、所述活塞孔和所述气缸套3内圆面之间围成的腔体(压缩腔)进行压缩，达到压缩气体的目的和作用。活塞和气缸之间的相对滑动关系，使得二者构成十字滑块的一部分。

如图2所示，优选地，所述活塞4的轴向的两个端面均为圆弧面，所述圆弧面的圆弧半径与所述气缸的半径相同。通过将活塞的轴向的两个端面均设置为与所述气缸半径相同的圆弧面结构，能够较好地保证活塞相对于气缸做往复运动时该圆弧面尽可能地与气缸套内表面之间贴合，以实现完全排气，并且通过所述活塞轴向两端的两个弧面与所述活塞孔及所述气缸套的内圆面之间分别形成了两个空腔能够有效地使得该两空腔形成两个压缩腔，在活塞旋转一个周期时，两个空腔以180°的相位差分别完成吸气、压缩、增焓、排气的过程，，有效地提高了压缩机的工作效率。

优选地，所述活塞孔21为圆形孔或椭圆形孔结构。同样，活塞截面也是完全一致的圆形或椭圆形的。这样，活塞端面的宽度沿活塞的高度方向是连续变化的，在其1/2高度处，活塞端面的宽度最大，等于活塞直径，向上和向下则宽度逐渐减小。活塞端面宽度的在高度方向上的不同，表现为其对应于气缸套的圆周方向的弧度不同，从而在气缸的旋转过程中占据的角度是不同的，为后续的增焓补气提高压缩路径提供了前提条件。

优选地，所述活塞4的侧面设置有与所述活塞的轴线正交的扁槽41(沿所述活塞轴向方向看从其上下端面贯通设置)，且所述扁槽41的长度方向垂直于所述活塞的轴线，所述转轴穿过所述扁槽41并与其滑动地配合。在此，扁槽具有两个平行的长边，两个长边的方向即为其长度方向。转轴的配合段为扁平轴，具有两个平行的平面，这两个平面与扁槽的两个长边贴合，同时，扁槽的长度大于扁平轴的截面长度，使得扁平轴可以在扁槽中相对滑动。转轴与活塞之间的相对滑动关系，使得二者构成十字滑块的另一部分。

如图3所示，优选地，所述气缸套3轴向方向上的中心横截面定义为中心对称面9，所述吸气通道6为一个，设置在所述中心对称面9处。进一步优选可沿所述中心对称面9轴向对称。通过将吸气通道设置于所述中心对称面并沿所述中心对称面轴向对称的方式，在活塞旋转一个周期内有效地增大了吸气通道，延长了压缩腔的吸气时间。由于该中心对称面通常也是活塞孔的中心对称面和活塞的中心对称面，因此，在该中心对称面处，活塞端面的宽度最大，对应的弧度也最大，从而在活塞旋转过程中压缩腔与吸气通道连通的时间也长。

如图3所示，优选地，所述增焓通道8设置于所述气缸套3的所述中心对称面9的上方或下方的位置处。如前所述，中心对称面上方或下方的位置处，活塞端面的宽度明显减小，也即压缩腔的宽度变小，将增焓通道设置于中心对称面偏上方或偏下方的位置可以避免补气增焓气体与吸气通道相连通或增焓通道与吸气通道之间的路径过短，而防止被压缩气体被压缩的压力较低的情况下就进行补气增焓，起不到应有的补气增焓的作用和效果，因此这样增大了吸气通道与增焓通道之间的路径，使得被压缩气体被压缩至一定中压的程度时再进行补气增焓，提高增焓的效果。反之，如果增焓通道也设置于中心对称面9的位置处，即，设置在与吸气通道6等高的位置处，那么，根据图4(a-A)、(a-B)、(b-A)、(b-B)可以看出，在吸气结束后，补气增焓过程将会马上开始或者已经开始(增焓通道与吸气口相连通)，此时被压缩气体的压缩程度还较小，因而增焓的效果会较差。而通过将增焓通道设置成偏离中心对称面9，则可以在吸气结束后再转过一定的角度，才开始补气增焓过程，此时被压缩空气的压缩程度显然大于吸气结束之时，增焓效果明显提高。

如图3所示，优选地，所述排气通道7为2个，分布于所述中心对称面9的两侧，优选对称设置。同样，如前所述，中心对称面上方或下方的位置处，活塞端面的宽度明显减小，也即压缩腔的宽度变小，因而通过将排气通道设置为分布于中心对称面两侧的两个的形式，一方面能够有效地避免排气通道与吸气通道之间连通路径短，造成压缩程度(压缩比)不够高的情况的发生，增大排气压比；另一方面还能够有效地避免排气通道与增焓通道相连通，防止增焓气体直接进入排气通道排出压缩腔而导致增焓效果不佳的情况发生。反之，如果排气通道7设置于中心对称面9的位置处，即，设置在与吸气通道6等高的位置处，那么，根据图4(c-A)、(c-B)、(d-A)、(d-B)可以看出，在补气结束后，排气过程将会马上开始或者已经开始(增焓通道与排气口相连通)，此时增焓气体直接进入排气通道排出压缩腔而导致增焓效果不佳的情况发生。

如图3所示，优选地，所述吸气通道6在靠近所述气缸套3内部空间的位置处沿周向扩展成一段圆弧结构(优选为π/2)。这样能够有效地延长吸气时间，从而增大吸气气体容积，增大了压缩量和提高了压缩效率，提高从吸气通道进入压缩腔位置处的流速、起到增大吸气流量的目的和作用。特别地，与吸气通道设置在中心对称面处相结合，使得压缩腔与吸气通道的连通时间更长，上述效果更突出。

优选地，所述气缸套3的外侧面上对应于所述吸气通道6和/或所述增焓通道8的位置处设置有径向向外的凸台(所述吸气通道6和/或所述增焓通道8贯穿相应的凸台)，设置上述这样的凸台结构例如可以更好地起到与外界的进气管路相连接的作用。

如图3所示，优选地，所述增焓通道8为阶梯孔的结构，其小直径段位于靠近所述气缸套3内部空间的位置处。这样能够有效地降低进入压缩腔位置处的流速、从而提高进入压缩腔位置处的压力，使得增焓气体能够顺利地进入压缩腔中起到增焓作用，另外，大直径段例如还可方便连接外部进气管路。

如图3所示，优选地，所述排气通道7设置为直径较小的孔结构。这样能够有效地降低进入排气通道位置处的流速，增大进入排气通道中压力的作用，进一步地提升了压力。

如图4所示，下面以其中一个压缩腔(另一个压缩腔就是与其成180°的活塞背面)为例说明一下本发明的单缸增焓压缩机的增焓过程：在压缩腔完成吸气后，继续转动一定的角度后与增焓通道连通(见图4(a-A)、4(a-B))；增焓气体进入压缩腔，与压缩腔内原有气体混合(见图4(b-A)、4(b-B))增焓的过程中，同时伴随着压缩腔体积的缩小；继续转动，直到压缩腔与增焓通道断开，完成增焓过程(见图4(c-A)、4(c-B))；混合后继续压缩，最终与排气通道连通进入排气阶段(见图4(d-A)、4(d-B))。

如图5所示，本发明还提供了一种空调系统，其包括前述的单缸增焓压缩机，还包括设置于所述压缩机1外部与所述增焓通道8相连通的增焓组件。通过包括前述的单缸增焓压缩机，并且设置与增焓通道相连通的增焓组件能够有效地对压缩机中在气体被压缩到一定压力程度情况下进行补气增焓，能够在单气缸、单气缸套、单活塞下实现对空调系统的增焓作用；且能够有效降低压缩机在运转过程中承载的较大负荷，降低对转轴强度的制造要求，节省了成本，还保证了运行的安全性能。

优选地，所述增焓组件包括闪蒸器10、分液器11和增焓管路12，所述增焓管路12连通所述闪蒸器10和所述分液器11，并且所述增焓管路12最终连通至所述增焓通道8。通过闪蒸器起到闪蒸的作用，将闪蒸的气体导入增焓管路，剩下的液体进入二级节流，有效提供了补气增焓气体，通过分液器能够有效分离进入压缩机中的液体，保证补气增焓的有效干度，通过增焓管路连接上述各个部件，完成补气增焓的作用和过程。

优选地，所述增焓组件还包括设置在所述增焓管路12上以控制所述增焓管路接通或断开的控制阀13。通过在增焓管路上设置控制阀能够根据实际需要是否补气增焓而进行打开或关闭增焓管路，从而达到补气增焓有效的控制的作用。进一步优选该控制阀为电子膨胀阀。

本发明还提供一种空调系统的增焓控制方法，其利用前述的空调系统，对其增焓过程进行控制。通过利用前述的空调系统，能够在单气缸、单气缸套、单活塞下实现对空调系统的增焓作用；且能够有效降低压缩机在运转过程中承载的较大负荷，降低对转轴强度的制造要求，节省了成本，还保证了运行的安全性能。

优选地，当所述增焓组件包括控制阀时，且需要对所述空调系统进行补气增焓时，打开所述控制阀，使得补气气体进入压缩机中从而实现空调系统的增焓作用；

反之，当不需要对所述空调系统进行补气增焓时，关闭所述控制阀，补气气体不进入压缩机中，整个压缩机处于常规的吸气、压缩、排气的过程，所述空调系统按常规状态运行。

从而实现了根据实际需要是否进行补气增焓而对空调系统进行补气增焓或否的控制作用。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种单缸增焓压缩机(1)，其特征在于：所述压缩机(1)为转缸压缩机，其包括气缸(2)、套设于所述气缸(2)外围的气缸套(3)、以及设置在所述气缸(2)内部的活塞(4)，所述气缸套(3)上设有吸气通道(6)和排气通道(7)，在所述气缸套(3)上还设置有增焓通道(8)，所述增焓通道(8)在周向上位于所述吸气通道(6)和所述排气通道(7)之间。

2.根据权利要求1所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：还包括驱动所述活塞(4)转动的转轴(14)，所述转轴(14)、活塞(4)和气缸(2)三者构成十字滑块结构。

3.根据权利要求1或2所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述气缸(2)上垂直于所述气缸(2)的轴线方向设置有贯穿所述气缸(2)的活塞孔(21)，所述活塞(4)形状配合地设置在所述活塞孔(21)中，且沿着所述活塞的轴线方向，所述活塞(4)的长度尺寸小于所述活塞孔(21)的长度尺寸。

4.根据权利要求3所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述活塞(4)的轴向的两个端面均为圆弧面，所述圆弧面的圆弧半径与所述气缸的半径相同。

5.根据权利要求3所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述活塞孔(21)为圆形孔或椭圆形孔。

6.根据权利要求1-5之一所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述活塞(4)的侧面设置有与所述活塞的轴线正交的扁槽(41)，且所述扁槽(41)的长度方向垂直于所述活塞的轴线，所述转轴与所述扁槽(41)滑动地配合。

7.根据权利要求1-6之一所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述气缸套(3)轴向方向上的中心横截面定义为中心对称面(9)，所述吸气通道(6)设置在所述中心对称面(9)处。

8.根据权利要求7所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述增焓通道(8)设置于所述气缸套(3)的所述中心对称面(9)的下方或上方的位置处。

9.根据权利要求7-8之一所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述排气通道(7)为2个，分布于所述中心对称面(9)的两侧。

10.根据权利要求1-9之一所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述吸气通道(6)在靠近所述气缸套(3)内部空间的位置处沿周向扩展成一段圆弧结构。

11.根据权利要求1-10之一所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述气缸套(3)的外侧面上对应于所述吸气通道(6)和/或所述增焓通道(8)的位置处设置有径向向外的凸台。

12.根据权利要求1-11之一所述的单缸增焓压缩机，其特征在于：所述增焓通道(8)为阶梯孔，其小直径段位于靠近所述气缸套(3)内部空间的位置处。

13.一种空调系统，其特征在于：包括权利要求1-12之一所述的单缸增焓压缩机，还包括设置于所述压缩机(1)外部与所述增焓通道(8)相连通的增焓组件。

14.根据权利要求13所述的空调系统，其特征在于：所述增焓组件包括闪蒸器(10)、分液器(11)和增焓管路(12)，所述增焓管路(12)连通所述闪蒸器(10)和所述分液器(11)，并且所述增焓管路(12)最终连通至所述增焓通道(8)。

15.根据权利要求14所述的空调系统，其特征在于：所述增焓组件还包括设置在所述增焓管路(12)上以控制所述增焓管路接通或断开的控制阀(13)。