CN107975956A - 双蒸发器制冷系统、制冷设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双蒸发器制冷系统、制冷设备及其控制方法。双蒸发器制冷系统，包括直线压缩机、第一蒸发器、第二蒸发器、第一冷凝器和第二冷凝器；直线压缩机包括外壳，所述外壳的两端部分别设置有电机模块，所述电机模块包括气缸、活塞、定子、线圈、动子和永磁体，所述活塞设置在所述动子上并滑动设置在所述气缸中，所述定子上设置有所述线圈，所述定子设置在所述气缸上，所述永磁体设置在所述动子上并位于所述线圈形成的磁场范围内，两个所述电机模块之间设置有共振板簧，所述动子固定在所述共振板簧上。实现简化直线压缩机的整体结构以便于快速组装，并提高直线压缩机的电机效率，以提高制冷设备的制冷效率并降低能耗。

Description

双蒸发器制冷系统、制冷设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及压缩机，尤其涉及一种双蒸发器制冷系统、制冷设备及其控制方法。

背景技术

目前，制冷设备中使用的压缩机有旋转式和直线式两种，现有技术中的线性压缩机通常包括外壳、定子、线圈、动子、活塞、气缸、弹簧后挡板和弹簧等部件组成；其中，动子上设置有磁体，磁体插在定子形成的磁场空间中，定子中置有线圈，活塞的一端连接在动子上，活塞的另一端插置于位于气缸的内腔中。在使用过程中，线圈通电产生交变磁场驱动动子带着活塞高频往复运动。但是，活塞往复运动过程中仅是单程为有用功，返程为无用功，中国专利号200720087539.0公开了一种双气缸电磁式压缩机，实现活塞往复移动时均做有用功，但是，上述专利公开的技术方案在外壳的两端部设置共振弹簧，而两个线圈布置在外壳的中部，在实际使用过程中，由于两个线圈之间的距离较近，线圈通电后容易相互影响，容易发生磁场饱和，导致压缩机的效率降低。如何设计一种结构简单、方便组装且电机效率高的直线压缩机以提高制冷设备的制冷效率是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种双蒸发器制冷系统、制冷设备及其控制方法，实现简化直线压缩机的整体结构以便于快速组装，并提高直线压缩机的电机效率，以提高制冷设备的制冷效率并降低能耗。

本发明提供的技术方案是，一种双蒸发器制冷系统，包括直线压缩机、第一蒸发器、第二蒸发器、第一冷凝器和第二冷凝器；所述直线压缩机包括外壳、以及设置在所述外壳中的动子和共振弹簧，所述外壳的两端部分别设置有定子，每个所述定子上设置有线圈，每个所述定子上设置有气缸，所述动子设置有与所述气缸对应的活塞，所述活塞滑动设置在对应的所述气缸中，所述动子上还设置有与所述定子对应的永磁体，所述动子和所述定子之间设置有所述共振弹簧，所述外壳上设置有吸气管、第一排气管和第二排气管，所述第一排气管和所述第二排气管分别与对应的所述气缸连接，两个所述线圈串联在一起；所述第一蒸发器的出口和所述第二蒸发器的出口分别与所述吸气管连接，所述第一冷凝器的进口与所述第一排气管连接，所述第二冷凝器的进口与所述第二排气管连接，所述第一蒸发器和所述第一冷凝器之间设置有第一节流装置，所述第二蒸发器和所述第二冷凝器之间设置有第二节流装置。

本发明还提供一种制冷设备，包括两个制冷间室， 还包括上述双蒸发器制冷系统；其中一所述制冷间室中设置有所述双蒸发器制冷系统的第一蒸发器，另一所述制冷间室中设置有所述双蒸发器制冷系统的第二蒸发器。

本发明还提供一种双蒸发器制冷系统的控制方法，其特征在于，所述双蒸发器制冷系统采用上述双蒸发器制冷系统，所述双蒸发器制冷系统中的直线压缩机的两端部分别为第一端部和第二端部，控制方法为：

直线压缩机不通电时，动子两侧的永磁体位于对应定子的中部位置；

直线压缩机通入正向交流电后，定子中的线圈产生交变磁场，动子两侧的永磁体在对应的交变磁场中均产生朝向直线压缩机第一端部方向的磁力，位于直线压缩机第一端部位置处的气缸压缩制冷剂气体，而位于直线压缩机第二端部位置处的气缸吸收制冷剂气体；

直线压缩机通入反向交流电后，定子中的线圈产生交变磁场，动子两侧的永磁体在对应的交变磁场中均产生朝向直线压缩机第二端部方向的磁力，位于直线压缩机第一端部位置处的气缸吸收制冷剂气体，而位于直线压缩机第二端部位置处的气缸压缩制冷剂气体。

本发明提供的双蒸发器制冷系统、制冷设备及其控制方法，通过在外壳的两端部分别设置气缸，气缸上对应设置有定子，动子设置在两个定子之间，使得两个定子之间的距离足够大，两个线圈产生的磁场相互不影响，以减少两个定子上线圈之间相互影响产生磁场饱和，并且两个永磁体同时做功，压缩机在压缩气体时的电机力增加一倍，根据输入功率P=F*v=α*I*v，F是电机力，v是动子速度，压缩机的输入功率要保持不变时，则压缩机的电流I会下降一倍，一方面电流减小时压缩机的高次谐波损耗降低，有利于提高电机效率；另一方面电流减小，可避免压缩机的永磁体消磁发生电机效率更高；压缩机的共振弹簧设置在动子与定子之间的空间内，不受定子内径尺寸的影响，使得整体结构简单方便组装，并有效的提高了直线压缩机的电机效率，以提高制冷设备的制冷效率并降低能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明制冷设备实施例的结构示意图一；

图2为本发明制冷设备实施例的结构示意图二

图3为本发明制冷设备实施例中直线压缩机的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图3所示，本实施例制冷设备包括制冷间室101和制冷间室102，制冷间室101和制冷间室102设置有可以开关的风门103用于连通或切断制冷间室101和制冷间室102，所采用的双蒸发器制冷系统包括直线压缩机100、第一蒸发器201、第二蒸发器202、第一冷凝器301和第二冷凝器302；其中，直线压缩机100包括外壳1，外壳1的两端部分别设置有电机模块，每个电机模块包括气缸3、活塞4、定子5、线圈6、动子2和永磁体8，所述外壳1的两端部分别设置有气缸3，所述动子2与活塞4固定连接，所述活塞4滑动设置在对应的所述气缸3中，每个所述气缸3的一侧设置有定子5，每个所述定子5上设置有线圈6，所述动子2还设置有与所述定子5对应的永磁体7，两个电机模块之间设置共振板簧8，所述动子2固定在共振板簧8，所述外壳1上设置有吸气管11、第一排气管12和第二排气管13，所述第一排气管12和所述第二排气管13分别与对应的所述气缸3连接，两个所述线圈6串联在一起；所述第一蒸发器201的出口和所述第二蒸发器202的出口分别与所述吸气管11连接，所述第一冷凝器301的进口与所述第一排气管12连接，所述第二冷凝器302的进口与所述第二排气管13连接，所述第一蒸发器201和所述第一冷凝器301之间设置有第一节流装置（未标记），所述第二蒸发器202和所述第二冷凝器302之间设置有第二节流装置（未标记）；第一蒸发器201位于制冷间室101，第二蒸发器202位于制冷间室102中。

具体而言，本实施例制冷设备所采用的双蒸发器制冷系统采用双蒸发器的结构形式，而所采用的直线压缩机100具有两个气缸3，每个气缸3配置有定子5，而动子2的两侧对应设置的活塞4在对应的气缸3中往复移动，在实际使用过程中，两个定子5相互间隔开，使得定子5中线圈6产生的磁场不会相互干扰影响，并且，通过控制每个线圈6的交流电相位以及永磁体7的磁极方向，便可以实现两个永磁体7在各自的磁场中产生相同方向的磁力，从而使得动子2中产生方向相同的叠加力，以增大动子2产生的电机力，对于一端部的气缸3如果处于压缩制冷剂气体状态，则另一端部的气缸3则处于吸收气体的状态，而根据输入功率P=F*v=α*I*v，F是电机力，v是动子速度，压缩机的输入功率要保持不变时，则压缩机的电流I会下降一倍，一方面电流减小时压缩机的高次谐波损耗降低，有利于提高电机效率；另一方面电流减小，可避免压缩机的永磁体消磁发生电机效率更高。其中，本实施例中的动子2可以采用分体式结构也可以将两个动子2形成一体式结构；而共振板簧8可以采用同心涡旋臂板弹簧、偏心涡旋臂板弹簧或直线臂板弹簧等结构形式。其中，气缸3与定子5可以采用直接固定连接的方式，也可以在气缸3和定子5之间增加中间连接件，例如：中间连接件可以采用前法兰，气缸3和定子5通过前法兰固定连接在一起。进一步的，为了简化控制方式，两个所述线圈6串联在一起，两个所述线圈6的绕线圈数相同，且两个所述线圈6的绕线方向相反，同时，动子2两侧的所述永磁体7的磁极相反。具体的，压缩机的一个活塞4在进行压缩过程时，另一个活塞4在进行吸气过程，压缩机两个线圈6内的导线是串联结构，通电后的两个线圈6内电流大小相同（电流为I）、方向相反，所形成的磁场方向相反，作用在两个磁极方向相反的永磁体7上，两个永磁体7分别产生相同方向的电机力（F1=α1*I，F2=α2*I，α1、α2为电机的电机系数），永磁体7引起动子2运动并作用在活塞4上，这样活塞4上的电机力增加一倍（F=F1+F2=α1*I+α2*I）。

而在实际运行过程中，当线圈6通入正向交流电后，内定子51、外定子52之间产生交变磁场，安装在动子2上的永磁体7在交变磁场作用下产生方向向左的电机力，永磁体7引起动子2向左运动，动子2带动活塞4在气缸3内向左运动，位于左侧的气缸3压缩制冷剂气体，制冷剂气体被压缩后，排气阀片打开，被压缩的高温高压制冷剂气体排入到第一排气管12内，经第一排气管12进入到第一蒸发器201和第一冷凝器301所在的制冷循环A中，第一冷凝器301对高温高压制冷剂气体降温，制冷剂变为中温高压液体，经节流降压为中温低压液体，之后进入第一蒸发器201，在第一蒸发器201内从制冷间室101内吸热汽化，转化为低温低于气态制冷剂，之后经吸气管11进入直线压缩机100内部；与此同时，右侧气缸3吸收经吸气管11吸入的制冷循环A的制冷剂气体。同样的，当线圈6通负向交流电时，动子3在永磁体7的合力作用下，带动活塞4在气缸3内向右运动，位于右侧的气缸3压缩气体，被压缩的气体经第二排气管13进入到第二蒸发器202和第二冷凝器302所在的制冷循环B，其制冷过程与制冷循环A相似，制冷间室102的气温降低；与此同时，左侧气3经吸气管11吸入的制冷循环B的制冷剂气体。

又进一步的，所述定子5固定在对应的所述气缸3上，两个所述定子5通过连接件9固定连接在一起。具体的，每个气缸3以及其上连接的定子5和线圈6形成一个独立的电机模块，在实际组装过程中，两个电机模块通过连接件9固定连接在一起并安装在外壳1中，其中，连接件89包括第一连接块91和第二连接块92，所述第一连接块91与其中一所述定子5固定连接，所述第二连接块92与另一所述定子5固定连接，所述第一连接块91和所述第二连接块92通过螺栓、过盈配合、卡嵌等方式可拆卸的固定连接在一起，在实际操作过程中，可以先将连接块固定在对应的定子5上，而连接块与定子5的连接方式可以采用焊接或粘接等固定方式，其中，定子5包括内定子51和外定子52，所述内定子51上设置有所述线圈6，所述内定子51和所述外定子52固定在对应的所述气缸3上，所述连接件9焊接或粘接在所述外定子52上。

优选的，为了在蒸发器化霜过程中不影响制冷效果，避免使用电加热丝化霜，如图2所示，所述第一蒸发器201上设置有第一化霜管401，所述第二蒸发器202上设置有第二化霜管402，所述第一化霜管401的两端口连接在所述第一排气管12和所述第二冷凝器302的出口之间，所述第二化霜管402的两端口连接在所述第二排气管13和所述第一冷凝器301的出口之间。具体的，制冷循环A设置了第一化霜管401，第一化霜管401安装于第一蒸发器201周围，第一化霜管401通过电磁阀安装在第一排气管12和第二冷凝器302之间；制冷循环B设置了第二化霜管402，第二化霜管402安装于第二蒸发器202周围，第二化霜管402通过电磁阀安装在第二排气管13和第二冷凝器302之间。例如：第一蒸发器201需要化霜时，电磁阀控制由第一排气管12排出的高温高压气态制冷剂流入第一化霜管401，第一化霜管401内的高温高压气态制冷剂与结霜的第一蒸发器201发生热交换，制冷剂变为中温高压液态制冷剂后进入制冷循环B中，进入口设置在第二冷凝器302的出口和对应的节流装置之间，之后经节流降压后进入第二蒸发器202内，为制冷间室102进行冷热交换。同样的，第二蒸发器202需要化霜时，由第二排气管13排出的高温高压气态制冷剂为其化霜，之后进入制冷循环A中，为制冷间室101制冷降温。利用双气缸直线压缩机的压缩排气热为两个制冷循环中的蒸发器化霜，一方面制冷设备的制冷效果不受影响，另一方面避免使用化霜加热丝，降低了制冷设备的耗电量。

本发明还提供一种双蒸发器制冷系统的控制方法，其中，直线压缩机的两端部分别为第一端部和第二端部，控制方法为：

直线压缩机不通电时，动子两侧的永磁体位于对应定子的中部位置；

直线压缩机通入正向交流电后，定子中的线圈产生交变磁场，动子两侧的永磁体在对应的交变磁场中均产生朝向直线压缩机第一端部方向的磁力，位于直线压缩机第一端部位置处的气缸压缩制冷剂气体，而位于直线压缩机第二端部位置处的气缸吸收制冷剂气体；

直线压缩机通入反向交流电后，定子中的线圈产生交变磁场，动子两侧的永磁体在对应的交变磁场中均产生朝向直线压缩机第二端部方向的磁力，位于直线压缩机第一端部位置处的气缸吸收制冷剂气体，而位于直线压缩机第二端部位置处的气缸压缩制冷剂气体。

本发明提供的双蒸发器制冷系统、制冷设备及其控制方法，通过在外壳的两端部分别设置气缸，气缸上对应设置有定子，动子设置在两个定子之间，使得两个定子之间的距离足够大，两个线圈产生的磁场相互不影响，以减少两个定子上线圈之间相互影响产生磁场饱和，并且两个永磁体同时做功，压缩机在压缩气体时的电机力增加一倍，根据输入功率P=F*v=α*I*v，F是电机力，v是动子速度，压缩机的输入功率要保持不变时，则压缩机的电流I会下降一倍，一方面电流减小时压缩机的高次谐波损耗降低，有利于提高电机效率；另一方面电流减小，可避免压缩机的永磁体消磁发生电机效率更高；压缩机的共振弹簧设置在动子与定子之间的空间内，不受定子内径尺寸的影响，使得整体结构简单方便组装，并有效的提高了直线压缩机的电机效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种双蒸发器制冷系统，其特征在于，包括直线压缩机、第一蒸发器、第二蒸发器、第一冷凝器和第二冷凝器；所述直线压缩机包括外壳，所述外壳的两端部分别设置有电机模块，所述电机模块包括气缸、活塞、定子、线圈、动子和永磁体，所述活塞设置在所述动子上并滑动设置在所述气缸中，所述定子上设置有所述线圈，所述定子设置在所述气缸上，所述永磁体设置在所述动子上并位于所述线圈形成的磁场范围内，两个所述电机模块之间设置有共振板簧，所述动子固定在所述共振板簧上，所述外壳上设置有吸气管、第一排气管和第二排气管，所述第一排气管和所述第二排气管分别与对应的所述气缸连接，两个所述线圈串联在一起；所述第一蒸发器的出口和所述第二蒸发器的出口分别与所述吸气管连接，所述第一冷凝器的进口与所述第一排气管连接，所述第二冷凝器的进口与所述第二排气管连接，所述第一蒸发器和所述第一冷凝器之间设置有第一节流装置，所述第二蒸发器和所述第二冷凝器之间设置有第二节流装置。

2.根据权利要求1所述的双蒸发器制冷系统，其特征在于，两个所述线圈的绕线圈数相同，且两个所述线圈的绕线方向相反，所述动子两侧的所述永磁体的磁极相反。

3.根据权利要求1所述的双蒸发器制冷系统，其特征在于，所述电机模块通过连接件固定连接在一起。

4.根据权利要求3所述的双蒸发器制冷系统，其特征在于，所述连接件包括第一连接块和第二连接块，所述第一连接块与其中一所述定子固定连接，所述第二连接块与另一所述定子固定连接，所述第一连接块和所述第二连接块可拆卸的连接在一起。

5.根据权利要求3所述的双蒸发器制冷系统，其特征在于，所述定子包括内定子和外定子，所述内定子上设置有所述线圈，所述内定子和所述外定子固定在对应的所述气缸上，所述连接件焊接或粘接在所述外定子上。

6.根据权利要求1所述的双蒸发器制冷系统，其特征在于，两个所述动子为两个独立的分体式结构，或者，两个所述动子为一整体结构。

7.根据权利要求1所述的双蒸发器制冷系统，其特征在于，所述第一蒸发器上设置有第一化霜管，所述第二蒸发器上设置有第二化霜管，所述第一化霜管的两端口连接在所述第一排气管和所述第二冷凝器的进口或出口之间，所述第二化霜管的两端口连接在所述第二排气管和所述第一冷凝器的进口或出口之间。

8. 一种制冷设备，包括两个制冷间室，其特征在于， 还包括如权利要求1-7任一所述的双蒸发器制冷系统；其中一所述制冷间室中设置有所述双蒸发器制冷系统的第一蒸发器，另一所述制冷间室中设置有所述双蒸发器制冷系统的第二蒸发器。

9.根据权利要求8所述的制冷设备系统，其特征在于，两个所述制冷间室之间还设置有可开关的风门。

10.一种双蒸发器制冷系统的控制方法，其特征在于，所述双蒸发器制冷系统采用如权利要求1-7任一所述的双蒸发器制冷系统，所述双蒸发器制冷系统中的直线压缩机的两端部分别为第一端部和第二端部，控制方法为：

直线压缩机不通电时，动子两侧的永磁体位于对应定子的中部位置；

直线压缩机通入正向交流电后，定子中的线圈产生交变磁场，动子两侧的永磁体在对应的交变磁场中均产生朝向直线压缩机第一端部方向的磁力，位于直线压缩机第一端部位置处的气缸压缩制冷剂气体，而位于直线压缩机第二端部位置处的气缸吸收制冷剂气体；

直线压缩机通入反向交流电后，定子中的线圈产生交变磁场，动子两侧的永磁体在对应的交变磁场中均产生朝向直线压缩机第二端部方向的磁力，位于直线压缩机第一端部位置处的气缸吸收制冷剂气体，而位于直线压缩机第二端部位置处的气缸压缩制冷剂气体。