CN109113996A - 一种旋转式压缩机、制冷系统及具有其的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机、制冷系统及具有其的空调器。该旋转式压缩机包括：变容气缸和固定气缸，固定气缸位于变容气缸和并行气缸之间，变容气缸与固定气缸组成大小缸双缸结构；并行气缸，相对于变容气缸和固定气缸独立的单独缸体，用于独立压缩补气；变容气缸、固定气缸和并行气缸的容积各不相同，变容气缸的容积最大，固定气缸的容积次之，并行气缸的容积最小。本发明并行压缩结构可使得压缩机的能效提升10％左右，可显著提升压缩机的能效及空调制冷系统的APF等，提高空调低负荷性能，以满足多联机用空调制冷系统的多项需求，实现多功能的新型压缩机。

Description

一种旋转式压缩机、制冷系统及具有其的空调器

技术领域

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种旋转式压缩机、制冷系统及具有其的空调器。

背景技术

公开号为CN105298840A的中国发明专利公开了一种多缸双极增焓压缩机，其包括下盖板、下法兰、上隔板和中隔板以及由前述部件两两之间形成的至少一个的中间腔容积，总中间腔容积为所有的中间腔容积之和，且所述总中间腔容积或所述总中间腔容积中之一和容积比的乘积再与二级缸排量平方之间的比值在指定的比值范围内，其中吸气容积比为二级吸气量与一级吸气量之比。通过该发明能够设计出合理的中间腔容积从而使得双缸、三缸模式下的二级缸吸气平稳，利于一级缸顺畅排气，能有效改善双级压缩机气缸内部制冷剂的压力波动过大的技术问题，从而使得压缩机的运行性能平稳、降低压缩机的噪声。但是，这种三缸压缩机为一缸变容，双级增焓结构，其结构仅在双级增焓结构双缸压缩机的基础上新增一个变容气缸，实现双缸、三缸的功能(无法实现单缸)，导致压缩机成本高，且有很严重的振动问题，当低温低频运行时，由于其低负荷性能优势不大，导致APF(中间制冷)不够高，制热性能较差，致使空调系统无法满足长江流域以北区域的制热需求，对其能效及售后体验有严重的隐患。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多功能的旋转式压缩机，该方案压缩机可实现单缸、双缸、三缸的切换，通过对其容积比的理论计算，可确认最优容积比使得压缩机性能达到最优，此外，由于本方案三个缸体大小均不相同，通过调节缸体的运行，可实现压缩机变容、并行压缩、增焓等效果，使得制冷系统空调可以应对各种工况条件的运行需求，在提升压缩机能效的同时也可以有效解决振动等问题。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种旋转式压缩机，包括：

变容气缸和固定气缸，所述固定气缸位于变容气缸和并行气缸之间，所述变容气缸与固定气缸组成大小缸双缸结构；

并行气缸，相对于变容气缸和固定气缸独立的单独缸体，用于独立压缩补气；

所述变容气缸、固定气缸和并行气缸的容积各不相同，所述变容气缸的容积最大，所述固定气缸的容积次之，所述并行气缸的容积最小。

更进一步地，所述变容气缸的容积为25～30cc，固定气缸的容积为15～18cc，而并行气缸的容积为1.5～2.0cc；所述固定气缸与变容气缸的容积比范围为0.5～0.7，固定气缸与并行气缸的容积比范围为6-10。

更进一步地，所述固定气缸的容积与变容气缸和并行气缸的容积之和的比值，即最优容积比的范围为0.55-0.57。

更进一步地，所述固定气缸为单缸双滑片结构。

本发明还提供一种制冷系统，包括：第一分液器、第二分液器、增焓分液器、变容控制分液器、蒸发器、冷凝器、闪蒸器、以及上述的旋转式压缩机，所述第一分液器连接固定气缸与变容气缸以及蒸发器，蒸发器另具一管路通过第二分液器引出至并行气缸，所述管路上设有第三开停阀，所述闪蒸器通过第二开停阀和变容控制分液器连接至变容气缸，所述闪蒸器通过第一开停阀和增焓分液器连接至固定气缸，所述蒸发器输出的低温低压气体进入固定气缸、变容气缸及并行气缸，闪蒸器的高压气体输出至变容控制分液器及增焓分液器。

更进一步地，所述第一分液器为双吸气分液器。

更进一步地，包括单缸运行模式、双缸运行模式和三缸运行模式。

更进一步地，所述单缸运行模式为：

关闭第一开停阀、第二开停阀和第三开停阀，并行气缸和变容气缸停止，仅固定气缸运动完成单缸模式的压缩，即达到变容目的；或者，

关闭固定气缸和变容气缸的吸气通道，打开第三开停阀，仅并行气缸压缩。

更进一步地，所述双缸运行模式为：

关闭第三开停阀及第一开停阀，打开第二开停阀，闪蒸器的高压气体进入变容控制口使变容气缸运动，与固定气缸组成双缸结构；或者，

同时打开第一开停阀、第二开停阀和第三开停阀，增焓分液器工作，实现双缸双级增焓模式；或者，

关闭第二开停阀，停止变容气缸运行，打开第三开停阀，实现固定缸与并行缸的双缸模式。

更进一步地，所述三缸运行模式为：

打开第三开停阀和第二开停阀，关闭第一开停阀，实现三缸运行模式，当打开第二开停阀时，实现三缸增焓模式。

本发明还提供一种空调器，采用上述的制冷系统。

本发明的有益效果如下：

本发明由于三缸的容积各不相同，可实现壳体制冷系统不同制冷量的需求，同时也可应对各种工况。此外，上述的三缸容积比可实现压缩机的最优容积比已达到最优性能，而且，由于本方案是大小缸双缸结构及并行小缸的组合泵体，故三缸结构运行时，由于并行缸的容积很小，使得压缩机的振动得以显著降低，避免了大型压缩机由于其转动惯量引起的振动大的问题。同时，本发明泵体结构不同于常规三缸结构，可降低压缩机的成本，而且本发明方案理论计算，本发明并行压缩结构可使得压缩机的能效提升10％左右，可显著提升压缩机的能效及空调制冷系统的APF等，提高空调低负荷性能，以满足多联机用空调制冷系统的多项需求，实现多功能的新型压缩机。

附图说明

图1是常规三缸压缩机结构示意图。

图2是常规三缸泵体结构示意图。

图3是本发明旋转式压缩机泵体结构示意图。

图4是本发明旋转式压缩机的制冷系统结构示意图。

图5是单缸双滑片结构示意图。

图中标记：1、并行气缸；2、固定气缸；3、变容气缸；4、第一节流装置；5、冷凝器；6、第一开停阀；7、第一分液器；8、增焓分液器；9、电机；10、第二分液器；11、变容控制分液器；12、第三开停阀；13、第二开停阀；14、蒸发器；15、第二节流装置；16、闪蒸器；17、第一双极气缸；18、第二双极气缸；19、常规变容气缸；20、吸气分液器；21、常规变容控制分液器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

为便于理解，首先阐述常规三缸结构的工作原理：常规三钢压缩机结构如图1所示(包括吸气分液器20和常规变容控制分液器21)，常规三缸结构参见图1和图2，包括两个双级双缸(即第一双极气缸17和第二双极气缸18)加一个变容气缸(即常规变容气缸19)，可理解为一个双缸结构串联了一个可开可停的单独气缸，其双缸双级为等大小的气缸，与常规双缸双级压缩机相似，具备增焓功能(即双级增焓压缩机：原理阐述：常规双级增焓压缩机的补气方式是通过隔板或者法兰开设补气口，通过在气缸内混入气体达到补气增焓的效果)，而下缸为一较小容积的变容气缸，通过调节变容气缸的变容控制口处的压力，可使得变容气缸开停，从而实现双缸、三缸的切换完成压缩机的功能。

针对常规三缸压缩机成本高和振动大，推广效果不佳，低负荷性能优势不大，APF不够高等问题，本发明提供一种旋转式压缩机及制冷系统。

该压缩机的结构如图3所示，包括：变容气缸3和固定气缸2，所述固定气缸位于变容气缸和并行气缸之间，所述变容气缸与固定气缸组成大小缸双缸结构；并行气缸1，相对于变容气缸和固定气缸独立的单独缸体，用于独立压缩补气；所述变容气缸、固定气缸和并行气缸的容积各不相同，所述变容气缸的容积最大，所述固定气缸的容积次之，所述并行气缸的容积最小。

该制冷系统的结构如图4所示，包括：第一分液器7、第二分液器10、增焓分液器8、变容控制分液器11、蒸发器14、冷凝器5、闪蒸器16、以及上述的旋转式压缩机(包括并行缸体1、变容缸体3、固定缸体2和电机9)，所述第一分液器连接固定气缸与变容气缸以及蒸发器，所述闪蒸器与冷凝器之间设置有第一节流装置4，所述闪蒸器与蒸发器之间设置有第二节流装置15，蒸发器另具一管路通过第二分液器引出至并行气缸，所述管路上设有第三开停阀12，所述闪蒸器通过第二开停阀13和变容控制分液器连接至变容气缸，所述闪蒸器通过第一开停阀6和增焓分液器连接至固定气缸，所述蒸发器输出的低温低压气体进入固定气缸、变容气缸及并行气缸，闪蒸器的高压气体输出至变容控制分液器及增焓分液器。该制冷系统可应用于空调器中。

本发明可实现单缸、双缸、三缸的切换，通过对其容积比的理论计算，可确认最优容积比使得压缩机性能达到最优，此外，由于本方案三个缸体大小均不相同，通过调节缸体的运行，可实现压缩机变容、并行压缩、增焓等效果，使得制冷系统空调可以应对各种工况条件的运行需求，在提升压缩机能效的同时也可以有效解决振动等问题。

本发明的工作原理为：本发明有一固定缸与变容缸组成双缸结构，有一双吸气分液器连接固定缸与变容缸以及蒸发器，另外蒸发器还有一条管引出至并行缸，管路上设有一开停阀，而闪蒸器与变容控制分液器连接，并行缸由隔板将其与固定缸和变容缸分开(详见泵体结构示意图)。

本发明的运行原理为：制冷系统的蒸发器输出低温低压的气体使其进入固定缸、变容缸及并行缸，闪蒸器的高压气体输出至变容控制分液器及增焓分液器分别与固定缸和变容缸连接，其中，增焓分液器的管路接有开停阀。

本发明的压缩机具有三个不同容积大小的缸体，其中最大的下缸(变容气缸)缸体容积为25-30cc，中间缸(固定气缸)缸体容积为15-18cc，而上缸(并行气缸)缸体容积为1.5-2.0cc，，最大下缸与中间缸容积比范围在0.5-0.7之间，中间缸与上缸的容积比范围在6-10之间，而三缸的最优容积比在0.5-0.6之间，其最优容积比在0.50-0.57之间(即中间缸的容积与上下缸的容积之和的比值即为最优容积比在0.55-0.57之间)。而本方案通过控制分液器及变容控制分液器的进气状态，从而改变压缩机的运行情况，实现压缩机单缸、双缸及三缸的切换以满足变容量、增焓及独立压缩的多种功能。

本发明的制冷系统的实现方式包括：

1、单缸运行模式：当空调制冷系统开始运行，关闭闪蒸器固定缸开停阀和蒸发器并行缸、变容缸的开停阀，此时并行缸和变容缸停止，仅有固定缸进行运动完成单缸模式的压缩，即达到变容目的；也可通过关闭固定缸和变容缸的吸气通道，只连接蒸发器并行缸，使得单独的小缸进行压缩，满足低负荷低冷量的需求，此时也为单缸模式；

2、双缸运行模式：通过选择不同大小的缸体，所能实现的双缸容积也可为发生变化。关闭蒸发器并行缸的开停阀及闪蒸器固定缸的开停阀，打开闪蒸器变容缸的开停阀，此时，闪蒸器的高压气体进入变容控制口使得变容气缸开始运动，与固定缸组成常规的双缸结构，实现双缸模式的切换，其缸体容量达到40-58cc；同时若在打开闪蒸器固定缸的开停阀，此时，增焓分液器还是工作，这时即可达到增焓效果，实现双缸双级增焓压缩；此外，关闭闪蒸器变容缸的开停阀，停止变容缸运行，打开蒸发器并行缸的开停阀，即可实现固定缸与并行缸的双缸模式，即为小容量双缸结构，即缸体容量为16.5-20cc，即可满足双缸结构下不同排量的需求。

3、三缸运行模式：这时打开蒸发器并行缸管路上的开停阀和闪蒸器变容缸的开停阀，关闭闪蒸器固定缸的开停阀，此时，三缸开始运行，实现三缸模式的切换，当打开闪蒸器固定缸的开停阀时，即可实现三缸增焓的切换，实现三缸增焓模式。

由于本发明中三缸的容积各不相同，可实现壳体制冷系统不同制冷量的需求，同时也可应对各种工况。此外，上述的三缸容积比可实现压缩机的最优容积比已达到最优性能，而且，由于本发明是大小缸双缸结构及并行小缸的组合泵体，且其控制方式不同于以往的常规补气增焓结构，采用并行的小缸独立压缩进行补气，不额外增加固定缸与变容缸的混合补气时产生的压缩功损失耗能，有效解决低负荷运行能效低的问题。此外，本结构由于调整了缸体的大小，使得压缩机的振动得以显著降低，避免了大型压缩机由于其转动惯量引起的振动大的问题。同时，本发明泵体结构不同于常规三缸结构，可降低压缩机的成本，而且本发明方案理论计算，本发明并行压缩结构可使得压缩机的能效提升10％左右，可显著提升压缩机的能效及空调制冷系统的APF等，提高空调低负荷性能，显著提升空调的制热性能。

在工艺(装配方式)允许的条件下，本发明中的固定气缸还可设计为如图5所示的单缸双滑片结构，即设计结构可以满足单缸双级效果，此时，由于还有增焓补气口与固定缸连接，也可形成单缸双级增焓目的，结构的不同方案设计，压缩机新增的功能也可以随之增加。

本发明通过对三缸进行不同容积大小的设计实现变容、并行压缩、增焓等单缸、双缸、三缸的切换，另外通过调节三缸的容积比(以固定缸为基准)，可使得压缩机达到最优能效，有效改善三缸压缩机振动大、APF的问题。

综上所述，本发明可降低压缩机的成本，并且通过理论计算，本发明并行压缩结构可使得压缩机的能效提升10％左右，可显著提升压缩机的能效及空调制冷系统的APF等，提高空调低负荷性能，以满足多联机用空调制冷系统的多项需求，实现多功能的新型压缩机。

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。

Claims (11)

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

变容气缸和固定气缸，所述固定气缸位于变容气缸和并行气缸之间，所述变容气缸与固定气缸组成大小缸双缸结构；

并行气缸，相对于变容气缸和固定气缸独立的单独缸体，用于独立压缩补气；

所述变容气缸、固定气缸和并行气缸的容积各不相同，所述变容气缸的容积最大，所述固定气缸的容积次之，所述并行气缸的容积最小。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述变容气缸的容积为25～30cc，固定气缸的容积为15～18cc，而并行气缸的容积为1.5～2.0cc；所述固定气缸与变容气缸的容积比范围为0.5～0.7，固定气缸与并行气缸的容积比范围为6-10。

3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述固定气缸的容积与变容气缸和并行气缸的容积之和的比值，即最优容积比的范围为0.55-0.57。

4.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述固定气缸为单缸双滑片结构。

5.一种制冷系统，其特征在于，包括：第一分液器、第二分液器、增焓分液器、变容控制分液器、蒸发器、冷凝器、闪蒸器、以及权利要求1-4中任意一项所述的旋转式压缩机，所述第一分液器连接固定气缸与变容气缸以及蒸发器，蒸发器另具一管路通过第二分液器引出至并行气缸，所述管路上设有第三开停阀，所述闪蒸器通过第二开停阀和变容控制分液器连接至变容气缸，所述闪蒸器通过第一开停阀和增焓分液器连接至固定气缸，所述蒸发器输出的低温低压气体进入固定气缸、变容气缸及并行气缸，闪蒸器的高压气体输出至变容控制分液器及增焓分液器。

6.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述第一分液器为双吸气分液器。

7.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，包括单缸运行模式、双缸运行模式和三缸运行模式。

8.根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，所述单缸运行模式为：

关闭第一开停阀、第二开停阀和第三开停阀，并行气缸和变容气缸停止，仅固定气缸运动完成单缸模式的压缩，即达到变容目的；或者，

关闭固定气缸和变容气缸的吸气通道，打开第三开停阀，仅并行气缸压缩。

9.根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，所述双缸运行模式为：

关闭第三开停阀及第一开停阀，打开第二开停阀，闪蒸器的高压气体进入变容控制口使变容气缸运动，与固定气缸组成双缸结构；或者，

同时打开第一开停阀、第二开停阀和第三开停阀，增焓分液器工作，实现双缸双级增焓模式；或者，

关闭第二开停阀，停止变容气缸运行，打开第三开停阀，实现固定缸与并行缸的双缸模式。

10.根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，所述三缸运行模式为：

打开第三开停阀和第二开停阀，关闭第一开停阀，实现三缸运行模式，当打开第二开停阀时，实现三缸增焓模式。

11.一种空调器，其特征在于，采用权利要求5-10中任意一项所述的制冷系统。