CN107956687A - 压缩机及其运行控制方法、空调器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压缩机及其运行控制方法、空调器。该压缩机包括第一气缸(1)、第二气缸(2)和切换机构，第一气缸(1)的容积大于第二气缸(2)的容积，压缩机具有第一气缸(1)作为一级气缸且第二气缸(2)作为二级气缸的第一工作状态，以及第二气缸(2)作为一级气缸且第一气缸(1)作为二级气缸的第二工作状态，切换机构用于使压缩机在第一工作状态和第二工作状态之间切换。根据本发明的压缩机，能够根据工况调整压缩机的气缸工作状态，提高压缩机工作能效。
Description
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机及其运行控制方法、空调器。
背景技术
现有双级增焓压缩机，一般其作为一级气缸的下气缸容积大于作为二级气缸的上气缸容积，压缩顺序为先下气缸吸气压缩，排入中间腔内，来自系统中间压力的气体冷媒补气到中间腔内，然后再一起被上气缸吸入气缸，完成压缩。随着环境温度下降，制冷剂的比容增大，压缩机的单位吸气量减少，造成压缩机的制热能力大幅下降。为了改善此问题，广泛采用双级增焓压缩机来提高低温环境下空调制热能力及能效。但目前双级增焓压缩机高低压容积比固定设计，对季节温度变化的适应能力较差，因此会大大降低滚动转子式压缩机的工作性能。
上述压缩机在超低温制热和超高温制冷时效果明显，双级增焓压缩机在低蒸发温度或高压缩比工况下有明显优势，但是用于普通夏季中温制冷时或非超低温制热等不恶劣的工况时，由于压比并不大，采用两级压缩，背压腔容积增大，导致泵体效率降低。另外，由于一级气缸比二级气缸大很多，导致了中间补气腔压力较大，不利于补气，对能效提升效果较差。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种压缩机及其运行控制方法、空调器，能够根据工况调整压缩机的气缸工作状态，提高压缩机工作能效。
为了解决上述问题，本发明提供一种压缩机，包括第一气缸、第二气缸和切换机构，第一气缸的容积大于第二气缸的容积，压缩机具有第一气缸作为一级气缸且第二气缸作为二级气缸的第一工作状态，以及第二气缸作为一级气缸且第一气缸作为二级气缸的第二工作状态，切换机构用于使压缩机在第一工作状态和第二工作状态之间切换。
优选地，压缩机包括第一中间腔和第二中间腔，第一中间腔连接有第一补气管，第二中间腔连接有第二补气管，压缩机处于第一工作状态时，冷媒经第一气缸的工作腔压缩后进入第一中间腔并与补气混合，之后进入第二气缸压缩，然后经第二中间腔排出；压缩机处于第二工作状态时，冷媒经第二气缸的工作腔压缩后进入第二中间腔并与补气混合，之后进入第一气缸压缩，然后经第一中间腔排出。
优选地，压缩机还包括上隔板、下隔板和下法兰，第一气缸位于第二气缸下方，上隔板和下隔板按上下顺序设置在第一气缸和第二气缸之间，下法兰设置在第一气缸下方，第一中间腔位于下法兰上，第二中间腔位于上隔板上。
优选地，压缩机处于第二工作状态时，第一气缸的工作容积为V1，第二气缸的工作容积为V2，第二中间腔的补气量为M，冷媒密度为ρ，其中M≥(V1-V2)ρ。
优选地，切换机构包括多个调节管和调节阀，调节管和调节阀相互配合，使压缩机在第一工作状态和第二工作状态之间切换。
优选地，调节管包括第一吸气管、第二吸气管、第一补气管、第二补气管、第一排气管、第二排气管、第一连接管和第二连接管，第一吸气管连接至第一气缸的工作腔，第二吸气管连接至第二气缸的工作腔，第一排气管连接至第一中间腔，第二排气管连接至第二中间腔，第一连接管的第一端连接第二气缸的工作腔，第二端连接至第一中间腔，第二连接管的第一端连接至第一气缸的工作腔，第二端连接至第二中间腔，第一吸气管和第二吸气管其中之一可选择地连通，第一补气管和第二补气管其中之一可选择地连通，第一排气管和第二排气管其中之一可选择地连通，第一连接管和第二连接管其中之一可选择地连通。
优选地，调节管包括第一吸气管、第二吸气管、第一补气管、第二补气管、第一排气管、第二排气管、第一连接管和第二连接管，压缩机还包括混合器，第一吸气管连接至第一气缸的工作腔，第二吸气管连接至第二气缸的工作腔，第一排气管连接至第一中间腔，第二排气管连接至第二中间腔，第一补气管的第一端连接至第一中间腔，第二端连接至混合器，第二补气管的第一端连接至第二中间腔，第二端连接至混合器，第一连接管的第一端连接第二气缸的工作腔，第二端连接至混合器，第二连接管的第一端连接至第一气缸的工作腔，第二端连接至混合器，第一吸气管和第二吸气管其中之一可选择地连通，第一补气管和第二补气管其中之一可选择地连通，第一排气管和第二排气管其中之一可选择地连通，第一连接管和第二连接管其中之一可选择地连通。
优选地，调节阀包括第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀、第七控制阀和第八控制阀，第一控制阀用于控制第一吸气管的通断，第二控制阀用于控制第二吸气管的通断，第三控制阀用于控制第一补气管的通断，第四控制阀用于控制第二补气管的通断，第五控制阀用于控制第一排气管的通断，第六控制阀用于控制第二排气管的通断，第七控制阀用于控制第一连接管的通断，第八控制阀用于控制第二连接管的通断。
优选地，切换机构包括切换阀，切换阀包括进气口、第一接口、第二接口、第三接口和第四接口，第一接口连接至第一气缸的工作腔，第二接口连接至第一中间腔，第三接口连接至第二气缸，第四接口连接至第二中间腔，当压缩机处于第一工作状态时，进气口与第一接口连通，第二接口与第四接口连通，第三接口关闭；当压缩机处于第二工作状态时，进气口与第四接口连通，第三接口与第一接口连通，第二接口关闭。
优选地，下法兰包括径向延伸的第一排气口，上隔板包括径向延伸的第二排气口，压缩机还包括从第一中间腔连通至压缩机的总排气口的第一排气通道，以及从第二中间腔连通至压缩机的总排气口的第二排气通道，第一排气通道和第二排气通道相隔离。
优选地，压缩机还包括设置在第二气缸上方的上法兰，第一排气通道沿轴向依次经过下法兰、第一气缸、下隔板、上隔板、第二气缸和上法兰，第二排气通道沿轴向依次经过上隔板、第二气缸和上法兰。
优选地，第一排气通道内设置有防止冷媒回流至第一中间腔的第一单向阀，第二排气通道内设置有防止冷媒回流至第二中间腔的第二单向阀。
优选地，第一排气口连接至第二接口，第二排气口连接至第三接口。
优选地，下法兰上还设置有第一补气通道，上隔板上还设置有第二补气通道，第一补气通道内设置有防止补气回流的第三单向阀，第二补气通道内设置有防止补气回流的第四单向阀。
优选地，各补气通道具有单向阀口，各单向阀可滑动地设置在相应的补气通道内，单向阀具有封堵单向阀口的堵头以及在堵头打开单向阀口后连通单向阀两端的补气通道的连通通道。
优选地，单向阀口与堵头相配合的密封口为锥形口，堵头为球头或锥形头。
优选地，单向阀的外周侧与单向阀所在位置处的补气通道形状相匹配，单向阀的外周具有切边，切边与补气通道的内周壁之间形成连通通道。
优选地，单向阀的外周侧与单向阀所在位置处的补气通道形状相匹配，堵头周侧的单向阀上具有连通单向阀两端的补气通道的连通孔，连通孔形成连通通道。
根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括压缩机，该压缩机为上述的压缩机。
根据本发明的再一方面，提供了一种压缩机的运行控制方法，包括：获取室外环境温度；根据室外环境温度切换第一气缸和第二气缸的压缩顺序，其中第一气缸的容积大于第二气缸的容积。
优选地，根据室外环境温度切换第一气缸和第二气缸的压缩顺序的步骤包括：当压缩机处于制冷模式下且室外环境温度高于第一预设温度时，或当压缩机处于制热模式下且室外环境温度低于第二预设温度时，控制压缩机处于第一气缸作为一级气缸且第二气缸作为二级气缸的第一工作状态；当压缩机处于制冷模式下且室外环境温度小于或等于第一预设温度时，或当压缩机处于制热模式下且室外环境温度大于或等于第二预设温度时，控制压缩机处于第二气缸作为一级气缸且第一气缸作为二级气缸的第二工作状态。
优选地，根据室外环境温度切换第一气缸和第二气缸的压缩顺序的步骤还包括：当压缩机处于第一工作状态时，控制冷媒经第一气缸的工作腔在第一中间腔与补气混合之后，进入第二气缸压缩，然后经第二中间腔排出；当压缩机处于第二工作状态时，控制冷媒经第二气缸的工作腔在第二中间腔与补气混合之后，进入第一气缸压缩，然后经第一中间腔排出。
本发明提供的压缩机，包括第一气缸、第二气缸和切换机构，第一气缸的容积大于第二气缸的容积，压缩机具有第一气缸作为一级气缸且第二气缸作为二级气缸的第一工作状态，以及第二气缸作为一级气缸且第一气缸作为二级气缸的第二工作状态，切换机构用于使压缩机在第一工作状态和第二工作状态之间切换。在压缩机工作的过程中，当压缩机压比较小时，可以使压缩机处于第二工作状态，使得一级气缸的压差较小，从而减小或消除一级气缸背压腔对泵体效率的影响，另外，此时中间腔压力可以控制的比较低，有利于补气和能效比的提高。当压缩机压比较大时，可以使压缩机处于第一工作状态，使得一级气缸和二级气缸能够形成两次压缩，可以将压缩比分配到两个气缸，使得每个气缸的压缩比都不会太大，从而减少了泄漏，提高压缩机的容积效率，提高压缩机的工作能效。
附图说明
图1是本发明实施例的压缩机的泵体组件的结构示意图；
图2是本发明第一实施例的压缩机的结构示意图；
图3是本发明第二实施例的压缩机的结构示意图；
图4是本发明第三实施例的压缩机的结构示意图；
图5是本发明第三实施例的压缩机处于第一工作状态时的冷媒流动图；
图6是本发明第三实施例的压缩机处于第二工作状态时的冷媒流动图；
图7是本发明第三实施例的压缩机的立体结构示意图；
图8是本发明实施例的压缩机的剖视结构示意图；
图9是本发明实施例的压缩机的单向阀的分解结构示意图；
图10是本发明实施例的压缩机的单向阀的剖视结构示意图；
图11是本发明实施例的压缩机的泵体结构的俯视结构示意图；
图12是图11的A-A向的剖视结构示意图；
图13是本发明实施例的压缩机的运行控制方法流程图。
附图标记表示为：
1、第一气缸；2、第二气缸；3、第一中间腔；4、第二中间腔；5、第一补气管；6、第二补气管；7、上隔板；8、下隔板；9、下法兰；10、第一吸气管；11、第二吸气管；12、第一排气管；13、第二排气管；14、第一连接管；15、第二连接管；16、混合器；17、第一控制阀；18、第二控制阀；19、第三控制阀；20、第四控制阀；21、第五控制阀；22、第六控制阀；23、第七控制阀；24、第八控制阀；25、切换阀；26、进气口；27、第一接口；28、第二接口；29、第三接口；30、第四接口；31、第一排气口；32、第二排气口；33、第一排气通道；34、第二排气通道；35、总排气口；36、上法兰；37、第一单向阀；38、第二单向阀；39、第三单向阀；40、第四单向阀；41、第一补气通道；42、第二补气通道；43、单向阀口；44、堵头；45、切边；46、连通通道；47、阀座。
具体实施方式
双级增焓压缩机与单缸压缩机相比，双级增焓压缩机在低温制热工况下，制热量及能效优势非常明显，然而在中温制冷时，能效却不如普通的单缸压缩机。原因为，低温制热时，压比大，分成两次压缩可以提高泵体效率，另外，低温时冷媒比容大，吸气不足，补气也可以大大的提高压缩机制热量和能效比。然而中温制冷时，压比不大，但是一级气缸和二级气缸的容积比是固定的，仍将压缩机分为两次压缩，压缩机背压腔容积比普通单缸压缩机大，绝热效率等也比普通单缸压缩机差，导致了此工况下，双级增焓压缩机能效比反而不如普通的单缸压缩机。为了解决这一问题，特提出本申请的方案。
结合参见图1至图12所示，根据本发明的实施例，压缩机包括第一气缸1、第二气缸2和切换机构，第一气缸1的容积大于第二气缸2的容积，压缩机具有第一气缸1作为一级气缸且第二气缸2作为二级气缸的第一工作状态，以及第二气缸2作为一级气缸且第一气缸1作为二级气缸的第二工作状态，切换机构用于使压缩机在第一工作状态和第二工作状态之间切换。
在压缩机工作的过程中，当压缩机压比较小时，即正常温度工况下，可以使压缩机处于第二工作状态，使得容积较小的第二气缸作为一级气缸使用，容积较大的第一气缸作为二级气缸使用，由于一级气缸的压差较小，因而可以减小或消除一级气缸背压腔对泵体效率的影响，另外，此时中间腔压力可以控制的比较低，有利于补气和能效比的提高。当压缩机压比较大时，即超低温制热和超高温制冷工况下，可以使压缩机处于第一工作状态，使得容积较小的第二气缸作为二级气缸使用，容积较大的第一气缸作为一级气缸使用，由于一级气缸和二级气缸能够形成两次压缩，因此可以将压缩比分配到两个气缸，使得每个气缸的压缩比都不会太大，从而减少了泄漏，提高压缩机的容积效率，提高压缩机的工作能效。另外，如低温制热时，压缩机吸气比容大，要求压缩机的吸气量较大，因此设置大容积的第一气缸1气缸为一级气缸，相当于压缩机排量较大。
优选地，压缩机包括第一中间腔3和第二中间腔4，第一中间腔3连接有第一补气管5，第二中间腔4连接有第二补气管6，压缩机处于第一工作状态时，冷媒经第一气缸1的工作腔压缩后进入第一中间腔3并与补气混合，之后进入第二气缸2压缩，然后经第二中间腔4排出；压缩机处于第二工作状态时，冷媒经第二气缸2的工作腔压缩后进入第二中间腔4并与补气混合，之后进入第一气缸1压缩，然后经第一中间腔3排出。
在高压比的恶劣工况时，如超低温制热或超高温制冷，控制压缩机处于第一工作状态，压缩机容积较大的第一气缸1吸气，经过第一气缸1压缩后，排至第一中间腔3，同时来自系统的中间压力的冷媒补气至第一中间腔3，两处来源的冷媒在第一中间腔3混合后排至容积较小的第二气缸2，被第二气缸2吸入后经过第二气缸2二次压缩，排入至第二中间腔4，完成压缩工作，然后进行排气。
在普通压缩机比等工况不恶劣时，如普通夏季制冷或冬季制热，压缩机处于第二工作状态，压缩机容积较小的第二气缸2吸气，经过第二气缸2压缩后，排至第二中间腔4，同时来自系统的中间压力冷媒补气至第二中间腔4，两处来源的冷媒在第二中间腔4混合后排至第一气缸1，被第一气缸1吸入后经第一气缸1压缩，排入至第一中间腔3，完成压缩工作，然后进行排气。
当压缩机工作环境压比较小时，压比并非影响压缩机能效的主要因素，此时若将压比分配到两个气缸，压缩机余隙容积大，绝热效率不高，反而使得压缩机能效降低。当压缩机使用环境压比较小时，采用小容积气缸作为一级气缸，大容积气缸作为二级气缸，压缩机一级气缸吸气压缩后，结合来自系统的补气，再被二级气缸吸入进行压缩。设置适当的容积比，调整补气后，可以使得一级气缸不压缩冷媒或者基本不压缩冷媒，相当于只充当或基本相当于只充当输送冷媒和隔绝二级气缸吸气与补气的作用。上述隔绝二级气缸吸气与补气的作用，是指补气不会回流至蒸发器。如此设置，相当于基本是二级气缸起压缩作用，压缩比未或基本未分配到两个气缸，相当于还是一个气缸进行压缩，如此设置，压缩机能效比比较高。
优选地，压缩机还包括上隔板7、下隔板8和下法兰9，第一气缸1位于第二气缸2下方，上隔板7和下隔板8按上下顺序设置在第一气缸1和第二气缸2之间，下法兰9设置在第一气缸1下方，第一中间腔3位于下法兰9上，第二中间腔4位于上隔板7上。
在本实施例中，上隔板7上设置有底部开口的腔体，在上隔板7的底部设置有密封该开口的下隔板8，从而使得腔体密封形成第二中间腔4。此种结构由于上隔板7的一侧开口，并与下隔板8配合形成中间腔，因此能够降低第二中间腔4的成型难度，降低成型成本。同理，在下法兰9上也设置有底部开口的腔体，在下法兰9底部也设置有密封该底部开口的下盖板，从而使得下法兰9内形成第一中间腔3。
优选地，压缩机处于第二工作状态时，第一气缸1的工作容积为V1，第二气缸2的工作容积为V2，第二中间腔4的补气量为M，冷媒密度为ρ，其中M≥(V1-V2)ρ。
采用小容积气缸作为一级气缸时，补气量需大于等于两气缸容积差所对应的气体量，以防止二级大容积气缸吸气不足，造成吸气阶段冷媒膨胀，产生无用功。由于二级气缸的吸气来自一级气缸压缩后的气体和来自系统中间压力冷媒，二级气缸容积大于一级气缸容积，如果补气量太小，会造成二级气缸在吸气阶段，冷媒膨胀，压力减小，这个阶段会产生无用功，影响压缩机能效。假设第一气缸1的工作容积为V1，第二气缸2的工作容积为V2，补气量为M，一级气缸吸气位置冷媒密度为ρ，当小容积气缸为一级气缸时，需要满足：M≥(V1-V2)ρ，如此一来，就能够保证二级大容积气缸吸气量满足要求，避免气缸做无用功。
优选地，切换机构包括多个调节管和调节阀，调节管和调节阀相互配合，使压缩机在第一工作状态和第二工作状态之间切换。通过调节管和调节阀的相互配合，可以改变冷媒流向，从而方便地实现压缩机在第一工作状态和第二工作状态之间的切换。
优选地，结合参见图2所示，根据本发明的第一实施例，调节管包括第一吸气管10、第二吸气管11、第一补气管5、第二补气管6、第一排气管12、第二排气管13、第一连接管14和第二连接管15，第一吸气管10连接至第一气缸1的工作腔，第二吸气管11连接至第二气缸2的工作腔，第一排气管12连接至第一中间腔3，第二排气管13连接至第二中间腔4，第一连接管14的第一端连接第二气缸2的工作腔，第二端连接至第一中间腔3，第二连接管15的第一端连接至第一气缸1的工作腔，第二端连接至第二中间腔4，第一吸气管10和第二吸气管11其中之一可选择地连通，第一补气管5和第二补气管6其中之一可选择地连通，第一排气管12和第二排气管13其中之一可选择地连通，第一连接管14和第二连接管15其中之一可选择地连通。
优选地，调节阀包括第一控制阀17、第二控制阀18、第三控制阀19、第四控制阀20、第五控制阀21、第六控制阀22、第七控制阀23和第八控制阀24，第一控制阀17用于控制第一吸气管10的通断，第二控制阀18用于控制第二吸气管11的通断，第三控制阀19用于控制第一补气管5的通断，第四控制阀20用于控制第二补气管6的通断，第五控制阀21用于控制第一排气管12的通断，第六控制阀22用于控制第二排气管13的通断，第七控制阀23用于控制第一连接管14的通断，第八控制阀24用于控制第二连接管15的通断。
在本实施例中，在压比大的恶劣工况时，如超低温制热，第二控制阀18关闭，第一控制阀17开启，第七控制阀23开启，第八控制阀24关闭，第四控制阀20关闭，第三控制阀19开启，第五控制阀21关闭，第六控制阀22开启；压缩机大容积气缸即第一气缸1吸气，经过大容积气缸压缩后，排至第一中间腔3，同时来自系统的中间压力的冷媒补气至第一中间腔3，两处来源的冷媒在第一中间腔3混合后排至小容积气缸即第二气缸2，被小容积气缸吸入后经过小容积气缸压缩，排入至第二中间腔4，完成工作，通过管路排气至壳体内部，电机下端部位，冷媒再经过压缩机电机，对电机冷却后从上盖排气管排入至系统冷凝器中。
在压比较小的工况时，如普通夏季制冷工况，第二控制阀18开启，第一控制阀17关闭，第七控制阀23关闭，第八控制阀24开启，第四控制阀20开启，第三控制阀19关闭，第五控制阀21开启，第六控制阀22关闭；压缩机小容积气缸即第二气缸2吸气，经过小容积气缸压缩后，排至第二中间腔4，同时来自系统的中间压力冷媒补气至第二中间腔4，两处来源的冷媒在第二中间腔4混合后排至大容积气缸即第一气缸1，被大容积气缸吸入后经大容积气缸压缩，排入至第一中间腔3，完成工作，通过管路排气至壳体内部，电机下端部位，冷媒再经过压缩机电机，对电机冷却后从上盖排气管排入至系统冷凝器中。
结合参见图3所示，根据本发明的第三实施例，调节管包括第一吸气管10、第二吸气管11、第一补气管5、第二补气管6、第一排气管12、第二排气管13、第一连接管14和第二连接管15，压缩机还包括混合器16，第一吸气管10连接至第一气缸1的工作腔，第二吸气管11连接至第二气缸2的工作腔，第一排气管12连接至第一中间腔3，第二排气管13连接至第二中间腔4，第一补气管5的第一端连接至第一中间腔3，第二端连接至混合器16，第二补气管6的第一端连接至第二中间腔4，第二端连接至混合器16，第一连接管14的第一端连接第二气缸2的工作腔，第二端连接至混合器16，第二连接管15的第一端连接至第一气缸1的工作腔，第二端连接至混合器16，第一吸气管10和第二吸气管11其中之一可选择地连通，第一补气管5和第二补气管6其中之一可选择地连通，第一排气管12和第二排气管13其中之一可选择地连通，第一连接管14和第二连接管15其中之一可选择地连通。在本实施例中，控制阀的数量和设置位置与第一实施例基本相同，这里不再详述。
在压比大的恶劣工况时，如超低温制热，第二控制阀18关闭，第一控制阀17开启，第七控制阀23开启，第八控制阀24关闭，第四控制阀20关闭，第三控制阀19开启，第五控制阀21关闭，第六控制阀22开启。压缩机大容积气缸即第一气缸1吸气，经过大容积气缸压缩后，排至第一中间腔3，再由第一中间腔3排至压缩机外部，与来自系统的中间压力的冷媒混合后再排至小容积气缸即第二气缸2，被小容积气缸吸入后经过小容积气缸压缩，排入至第二中间腔4，完成工作，通过管路排气至壳体内部电机下端部位，冷媒经过压缩机电机，对电机冷却后从上盖排气管排入至系统冷凝器中。
在压比较小的工况时，如普通夏季制冷工况，第二控制阀18开启，第一控制阀17关闭，第七控制阀23关闭，第八控制阀24开启，第四控制阀20开启，第三控制阀19关闭，第五控制阀21开启，第六控制阀22关闭。压缩机小容积气缸即第二气缸2吸气，经过小容积气缸压缩后，排至第二中间腔4，再由第二中间腔4排至压缩机外部并与来自系统的中间压力的冷媒混合后，再排至大容积气缸即第一气缸1，被大容积气缸吸入后经大容积气缸压缩，排入至第一中间腔3，完成工作，通过管路排气至壳体内部电机下端部位，冷媒经过压缩机电机，对电机冷却后从上盖排气管排入至系统冷凝器中。
在本实施例中，由于增加了混合器16，因此可以使得中间腔补气和一级气缸排气均连接至混合器16，在混合器16内实现一级排气和补气混合，能够减少连接管路，简化连接结构，降低连接成本，减少连接泄漏。
结合参见图4至图7所示，根据本发明的第三实施例，切换机构包括切换阀25，切换阀25包括进气口26、第一接口27、第二接口28、第三接口29和第四接口30，第一接口27连接至第一气缸1的工作腔，第二接口28连接至第一中间腔3，第三接口29连接至第二气缸2，第四接口30连接至第二中间腔4，当压缩机处于第一工作状态时，进气口26与第一接口27连通，第二接口28与第四接口30连通，第三接口29关闭；当压缩机处于第二工作状态时，进气口26与第四接口30连通，第三接口29与第一接口27连通，第二接口28关闭。在本实施例中，可以通过切换阀25的阀芯位置调节，实现切换阀25的各个接口与第一气缸1和第二气缸2的进气顺序的调节，结构简单，调节方便，大大减少了连接管的数量，简化了控制难度，降低了实现成本。
优选地，下法兰9包括径向延伸的第一排气口31，上隔板7包括径向延伸的第二排气口32，压缩机还包括从第一中间腔3连通至压缩机的总排气口35的第一排气通道33，以及从第二中间腔4连通至压缩机的总排气口35的第二排气通道34，第一排气通道33和第二排气通道34相隔离。优选地，第一排气口31连接至第二接口28，第二排气口32连接至第三接口29。
在本实施例中，第一排气口31和第二排气口32是用于实现与切换阀25的接口连接，从而调节排气口的连接顺序，实现对气体压缩顺序的调节，第一排气通道33和第二排气通道34是用于将最终压缩完成的冷媒送入压缩机的总排气口35排出，且第一排气通道33是用于将第一中间腔3内的压缩空气通过总排气口35排出，第二排气通道34是用于将第二中间腔4内的压缩空气通过总排气口35排出，因此，当第一气缸1作为一级气缸，第二气缸2作为二级气缸时，第一排气口31与第二气缸2的吸气口是连通的，第二排气口32被阀芯关闭，第一排气通道33关闭，防止第一气缸1内的压缩气体直接通过总排气口35排出，第二排气通道34打开，经过第二气缸2进行二次压缩的高压气态冷媒经第二排气通道34从总排气口35排出。
当第二气缸2作为一级气缸，第一气缸1作为二级气缸时，第一排气口31被阀芯关闭，第二排气口32与第一气缸1的吸气口是连通的，第一排气通道33打开，第二排气通道34关闭，第二气缸2内的气态冷媒与补气混合后从第二排气口32进入到第一气缸1内进行压缩，压缩完成后的高压气态冷媒经第一排气通道33从总排气口35排出。
优选地，压缩机还包括设置在第二气缸2上方的上法兰36，第一排气通道33沿轴向依次经过下法兰9、第一气缸1、下隔板8、上隔板7、第二气缸2和上法兰36，第二排气通道34沿轴向依次经过上隔板7、第二气缸2和上法兰36。
优选地，第一排气通道33内设置有防止冷媒回流至第一中间腔3的第一单向阀37，第二排气通道34内设置有防止冷媒回流至第二中间腔4的第二单向阀38。在第一气缸1作为一级气缸，第二气缸2作为二级气缸时，与总排气口35连通的压缩机腔体内的气态冷媒压力大于第一气缸1经过一级压缩之后的气态冷媒压力，因此第一单向阀37被关闭，气态冷媒无法经第一排气通道33进入到压缩机腔体内，只能够经由第二排气通道34进入到压缩机腔体内。类似地，当第一气缸1作为二级气缸，第二气缸2作为一级气缸时，第二排气通道34被第二单向阀38关闭，无法直接与压缩机腔体连通。通过设置单向阀，可以方便地实现对两个排气通道的单项导通控制，控制成本较低，控制方法简单，容易实现。当然，此处的两个单向阀也可以用其他的控制阀来进行替代，此时控制阀需要控制器结合压缩机的工作状态来进行控制。
优选地，下法兰9上还设置有第一补气通道41，上隔板7上还设置有第二补气通道42，第一补气通道41内设置有防止补气回流的第三单向阀39，第二补气通道42内设置有防止补气回流的第四单向阀40。在第一气缸1作为一级气缸，第二气缸2作为二级气缸时，此时第一中间腔3内的气态冷媒压力小于补气压力，第二中间腔4内的气态冷媒压力大于补气压力，因此第一补气通道41打开，第二补气通道42关闭，实现第一中间腔3内的补气。当第一气缸1作为二级气缸，第二气缸2作为一级气缸时，此时第一中间腔3内的气态冷媒压力大于补气压力，第二中间腔4内的气态冷媒压力小于补气压力，因此第二补气通道42打开，第一补气通道41关闭，实现第二中间腔4内的补气。
在本实施例中，切换阀25为两位五通阀，当阀芯处于左侧工位时，系统蒸发器连通第一气缸1吸气，第一中间腔3连通第二气缸2吸气。第二中间腔4与阀门的连接处被关闭。当阀芯处于右工位时，系统蒸发器连通第二气缸2，第二中间腔4和第一气缸1吸气连通，第一中间腔3和阀门的连接处被关闭。
当压缩机大压缩比工况运行时，如超低温制热工况和超高温制冷工况时，大容积的第一气缸1为一级气缸，小容积的第二气缸2为二级气缸。阀门为左侧工位，第一气缸1吸气后进行压缩，压缩后排入第一中间腔3，同时第三单向阀39开启，补气进入第一中间腔3，两处来源的冷媒混合后，经过总阀再进入第二气缸2吸气，被第二气缸2压缩后，排入第二中间腔4，随着第二中间腔4压力升高，第四单向阀40关闭，第二单向阀38开启排出气体；完成压缩。其中由于排气压力大于第一中间腔3压力，所以第一单向阀37是关闭的。
当压缩机压比不大的工况时，如普通夏季制冷。小容积的第二气缸2为一级气缸，大容积的第一气缸1为二级气缸。来自蒸发器的冷媒通过切换阀25，进入第二气缸2，第二气缸2吸气压缩后，排入第二中间腔4。第四单向阀40开启，补气进入第二中间腔4，两处来源的冷媒混合后，经过切换阀25再进入第一气缸1吸气，被第一气缸1压缩后，排入第一中间腔3，随着第一中间腔3压力升高，第三单向阀39关闭，第一单向阀37开启排出气体；完成压缩。其中由于排气压力大于第二中间腔4压力，所以第二单向阀38是关闭的。
优选地，各补气通道具有单向阀口43，各单向阀可滑动地设置在相应的补气通道内，单向阀具有封堵单向阀口43的堵头44以及在堵头44打开单向阀口43后连通单向阀两端的补气通道的连通通道46。单向阀口43可以直接成型于泵体组件的各个零件上，也可以在补气通道内设置阀座47，然后将单向阀口43设置在阀座47上。单向阀可以与补气通道上的单向阀口43配合形成单向阀结构，也可以与阀座47相配合形成单向阀结构。在本实施例中，在连通通道46内设置有阀座47，单向阀设置在阀座47内，并与阀座47相配合，实现单向导通作用。连通通道46内设置有止挡台阶，阀座47止挡在止挡台阶上，然后通过吸气管或排气管的管结构实现对阀座47的轴向定位，防止阀座47在控制过程中发生位移，保证单向阀结构的稳定性和可靠性。
优选地，单向阀口43与堵头44相配合的密封口为锥形口，堵头44为球头或锥形头，可以更加有效地保证堵头44和单向阀口43之间的密封性能。
优选地，单向阀的外周侧与单向阀所在位置处的补气通道形状相匹配，单向阀的外周具有切边45，切边45与补气通道的内周壁之间形成连通通道46。优于单向阀的外周与补气通道的内周壁相匹配，因此可以保证连通通道46对单向阀的滑动导向作用，防止单向阀发生侧向倾翻，提高单向阀运动时的稳定性和可靠性，提高单向阀的单向导通性能。在单向阀的外周设置切边45，由于切边45位于堵头44的外周，而堵头44能够对单向阀口43进行封堵，因此能够降低单向阀的加工难度，方便地实现单向阀两端的导通。优选地，在本实施例中，切边45为三个，沿着单向阀的外周均匀分布。
优选地，在图中未示出的一个实施例中，单向阀的外周侧与单向阀所在位置处的补气通道形状相匹配，堵头44周侧的单向阀上具有连通单向阀两端的补气通道的连通孔，连通孔形成连通通道46。
根据本发明的实施例，空调器包括上述的压缩机。
结合参见图13所示，根据本发明的实施例，压缩机的运行控制方法包括：获取室外环境温度；根据室外环境温度切换第一气缸1和第二气缸2的压缩顺序，其中第一气缸1的容积大于第二气缸2的容积。
一般而言，室外环境温度可以作为压缩机工作状况表征的直接参数，因此，采用室外环境温度来判断压缩机的工作状况，进而根据压缩机的工作状况选择合适的控制策略，可以有效提高压缩机的工作能效，对于压缩机的运行能力的提高有着直接的作用。
在压缩机工作时，可以通过室外环境温度信息来确定压缩机的工作环境，例如，在压缩机制冷时，当室外环境温度小于或等于T1时，压缩机正常工作，当室外环境温度大于T1时，压缩机处于超高温制冷状态；在压缩机制热时，当室外环境温度大于或等于T2时，压缩机正常工作，当室外环境温度小于T2时，压缩机处于超低温制热状态。一般而言，T1的范围为30到35度，T2的范围为-15到-10度。当然，具体的阈值设置可以根据实际的工作环境等进行调节。
优选地，根据室外环境温度切换第一气缸1和第二气缸2的压缩顺序的步骤包括：当压缩机处于制冷模式下且室外环境温度高于第一预设温度时，或当压缩机处于制热模式下且室外环境温度低于第二预设温度时，控制压缩机处于第一气缸1作为一级气缸且第二气缸2作为二级气缸的第一工作状态；当压缩机处于制冷模式下且室外环境温度小于或等于第一预设温度时，或当压缩机处于制热模式下且室外环境温度大于或等于第二预设温度时，控制压缩机处于第二气缸2作为一级气缸且第一气缸1作为二级气缸的第二工作状态。
优选地，根据室外环境温度切换第一气缸1和第二气缸2的压缩顺序的步骤还包括：当压缩机处于第一工作状态时，控制冷媒经第一气缸1的工作腔在第一中间腔3与补气混合之后，进入第二气缸2压缩，然后经第二中间腔4排出；当压缩机处于第二工作状态时，控制冷媒经第二气缸2的工作腔在第二中间腔4与补气混合之后，进入第一气缸1压缩，然后经第一中间腔3排出。
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 (22)
1.一种压缩机，其特征在于，包括第一气缸(1)、第二气缸(2)和切换机构，所述第一气缸(1)的容积大于所述第二气缸(2)的容积，所述压缩机具有第一气缸(1)作为一级气缸且第二气缸(2)作为二级气缸的第一工作状态，以及第二气缸(2)作为一级气缸且第一气缸(1)作为二级气缸的第二工作状态，所述切换机构用于使所述压缩机在第一工作状态和第二工作状态之间切换。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机包括第一中间腔(3)和第二中间腔(4)，所述第一中间腔(3)连接有第一补气管(5)，所述第二中间腔(4)连接有第二补气管(6)，
所述压缩机处于第一工作状态时，冷媒经所述第一气缸(1)的工作腔压缩后进入第一中间腔(3)并与补气混合，之后进入所述第二气缸(2)压缩，然后经所述第二中间腔(4)排出；
所述压缩机处于第二工作状态时，冷媒经所述第二气缸(2)的工作腔压缩后进入第二中间腔(4)并与补气混合，之后进入所述第一气缸(1)压缩，然后经所述第一中间腔(3)排出。
3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括上隔板(7)、下隔板(8)和下法兰(9)，所述第一气缸(1)位于所述第二气缸(2)下方，所述上隔板(7)和所述下隔板(8)按上下顺序设置在所述第一气缸(1)和所述第二气缸(2)之间，所述下法兰(9)设置在所述第一气缸(1)下方，所述第一中间腔(3)位于所述下法兰(9)上，所述第二中间腔(4)位于所述上隔板(7)上。
4.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机处于第二工作状态时，所述第一气缸(1)的工作容积为V1，所述第二气缸(2)的工作容积为V2，第二中间腔(4)的补气量为M，冷媒密度为ρ，其中M≥(V1-V2)ρ。
5.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述切换机构包括多个调节管和调节阀，所述调节管和调节阀相互配合，使所述压缩机在第一工作状态和第二工作状态之间切换。
6.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述调节管包括第一吸气管(10)、第二吸气管(11)、所述第一补气管(5)、所述第二补气管(6)、第一排气管(12)、第二排气管(13)、第一连接管(14)和第二连接管(15)，所述第一吸气管(10)连接至所述第一气缸(1)的工作腔，所述第二吸气管(11)连接至所述第二气缸(2)的工作腔，所述第一排气管(12)连接至所述第一中间腔(3)，所述第二排气管(13)连接至所述第二中间腔(4)，所述第一连接管(14)的第一端连接所述第二气缸(2)的工作腔，第二端连接至所述第一中间腔(3)，所述第二连接管(15)的第一端连接至所述第一气缸(1)的工作腔，第二端连接至所述第二中间腔(4)，所述第一吸气管(10)和所述第二吸气管(11)其中之一可选择地连通，所述第一补气管(5)和所述第二补气管(6)其中之一可选择地连通，所述第一排气管(12)和所述第二排气管(13)其中之一可选择地连通，所述第一连接管(14)和所述第二连接管(15)其中之一可选择地连通。
7.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述调节管包括第一吸气管(10)、第二吸气管(11)、第一补气管(5)、第二补气管(6)、第一排气管(12)、第二排气管(13)、第一连接管(14)和第二连接管(15)，所述压缩机还包括混合器(16)，所述第一吸气管(10)连接至所述第一气缸(1)的工作腔，所述第二吸气管(11)连接至所述第二气缸(2)的工作腔，所述第一排气管(12)连接至所述第一中间腔(3)，所述第二排气管(13)连接至所述第二中间腔(4)，所述第一补气管(5)的第一端连接至所述第一中间腔(3)，第二端连接至所述混合器(16)，所述第二补气管(6)的第一端连接至所述第二中间腔(4)，第二端连接至所述混合器(16)，所述第一连接管(14)的第一端连接所述第二气缸(2)的工作腔，第二端连接至所述混合器(16)，所述第二连接管(15)的第一端连接至所述第一气缸(1)的工作腔，第二端连接至所述混合器(16)，所述第一吸气管(10)和所述第二吸气管(11)其中之一可选择地连通，所述第一补气管(5)和所述第二补气管(6)其中之一可选择地连通，所述第一排气管(12)和所述第二排气管(13)其中之一可选择地连通，所述第一连接管(14)和所述第二连接管(15)其中之一可选择地连通。
8.根据权利要求6或7所述的压缩机，其特征在于，所述调节阀包括第一控制阀(17)、第二控制阀(18)、第三控制阀(19)、第四控制阀(20)、第五控制阀(21)、第六控制阀(22)、第七控制阀(23)和第八控制阀(24)，所述第一控制阀(17)用于控制所述第一吸气管(10)的通断，所述第二控制阀(18)用于控制所述第二吸气管(11)的通断，所述第三控制阀(19)用于控制所述第一补气管(5)的通断，所述第四控制阀(20)用于控制所述第二补气管(6)的通断，所述第五控制阀(21)用于控制所述第一排气管(12)的通断，所述第六控制阀(22)用于控制所述第二排气管(13)的通断，所述第七控制阀(23)用于控制所述第一连接管(14)的通断，所述第八控制阀(24)用于控制所述第二连接管(15)的通断。
9.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述切换机构包括切换阀(25)，所述切换阀(25)包括进气口(26)、第一接口(27)、第二接口(28)、第三接口(29)和第四接口(30)，所述第一接口(27)连接至所述第一气缸(1)的工作腔，所述第二接口(28)连接至所述第一中间腔(3)，所述第三接口(29)连接至所述第二气缸(2)，所述第四接口(30)连接至所述第二中间腔(4)，当所述压缩机处于第一工作状态时，所述进气口(26)与所述第一接口(27)连通，所述第二接口(28)与所述第四接口(30)连通，所述第三接口(29)关闭；当所述压缩机处于第二工作状态时，所述进气口(26)与所述第四接口(30)连通，所述第三接口(29)与所述第一接口(27)连通，所述第二接口(28)关闭。
10.根据权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述下法兰(9)包括径向延伸的第一排气口(31)，所述上隔板(7)包括径向延伸的第二排气口(32)，所述压缩机还包括从所述第一中间腔(3)连通至所述压缩机的总排气口(35)的第一排气通道(33)，以及从所述第二中间腔(4)连通至所述压缩机的总排气口(35)的第二排气通道(34)，所述第一排气通道(33)和所述第二排气通道(34)相隔离。
11.根据权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机还包括设置在所述第二气缸(2)上方的上法兰(36)，所述第一排气通道(33)沿轴向依次经过所述下法兰(9)、所述第一气缸(1)、所述下隔板(8)、所述上隔板(7)、所述第二气缸(2)和所述上法兰(36)，所述第二排气通道(34)沿轴向依次经过所述上隔板(7)、所述第二气缸(2)和所述上法兰(36)。
12.根据权利要求11所述的压缩机，其特征在于，所述第一排气通道(33)内设置有防止冷媒回流至所述第一中间腔(3)的第一单向阀(37)，所述第二排气通道(34)内设置有防止冷媒回流至所述第二中间腔(4)的第二单向阀(38)。
13.根据权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述第一排气口(31)连接至所述第二接口(28)，所述第二排气口(32)连接至所述第三接口(29)。
14.根据权利要求3所述的压缩机，其特征在于，所述下法兰(9)上还设置有第一补气通道(41)，所述上隔板(7)上还设置有第二补气通道(42)，所述第一补气通道(41)内设置有防止补气回流的第三单向阀(39)，所述第二补气通道(42)内设置有防止补气回流的第四单向阀(40)。
15.根据权利要求12或14所述的压缩机，其特征在于，各所述补气通道具有单向阀口(43)，各所述单向阀可滑动地设置在相应的所述补气通道内，所述单向阀具有封堵所述单向阀口(43)的堵头(44)以及在所述堵头(44)打开所述单向阀口(43)后连通所述单向阀两端的补气通道的连通通道(46)。
16.根据权利要求15所述的压缩机，其特征在于，所述单向阀口(43)与所述堵头(44)相配合的密封口为锥形口，所述堵头(44)为球头或锥形头。
17.根据权利要求15所述的压缩机，其特征在于，所述单向阀的外周侧与所述单向阀所在位置处的补气通道形状相匹配，所述单向阀的外周具有切边(45)，所述切边(45)与所述补气通道的内周壁之间形成所述连通通道(46)。
18.根据权利要求15所述的压缩机，其特征在于，所述单向阀的外周侧与所述单向阀所在位置处的补气通道形状相匹配，所述堵头(44)周侧的所述单向阀上具有连通所述单向阀两端的所述补气通道的连通孔，所述连通孔形成所述连通通道(46)。
19.一种空调器，包括压缩机，其特征在于，所述压缩机为权利要求1至18中任一项所述的压缩机。
20.一种压缩机的运行控制方法，其特征在于，包括：
获取室外环境温度；
根据室外环境温度切换第一气缸(1)和第二气缸(2)的压缩顺序，其中第一气缸(1)的容积大于第二气缸(2)的容积。
21.根据权利要求20所述的运行控制方法，其特征在于，所述根据室外环境温度切换第一气缸(1)和第二气缸(2)的压缩顺序的步骤包括：
当压缩机处于制冷模式下且室外环境温度高于第一预设温度时，或当压缩机处于制热模式下且室外环境温度低于第二预设温度时，控制压缩机处于第一气缸(1)作为一级气缸且第二气缸(2)作为二级气缸的第一工作状态；
当压缩机处于制冷模式下且室外环境温度小于或等于第一预设温度时，或当压缩机处于制热模式下且室外环境温度大于或等于第二预设温度时，控制压缩机处于第二气缸(2)作为一级气缸且第一气缸(1)作为二级气缸的第二工作状态。
22.根据权利要求21所述的运行控制方法，其特征在于，所述根据室外环境温度切换第一气缸(1)和第二气缸(2)的压缩顺序的步骤还包括：
当压缩机处于第一工作状态时，控制冷媒经第一气缸(1)的工作腔在第一中间腔(3)与补气混合之后，进入第二气缸(2)压缩，然后经第二中间腔(4)排出；
当压缩机处于第二工作状态时，控制冷媒经第二气缸(2)的工作腔在第二中间腔(4)与补气混合之后，进入第一气缸(1)压缩，然后经第一中间腔(3)排出。
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