CN111255688A - 空调系统及其变频压缩机 - Google Patents

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CN111255688A CN201811454857.5A CN201811454857A CN111255688A CN 111255688 A CN111255688 A CN 111255688A CN 201811454857 A CN201811454857 A CN 201811454857A CN 111255688 A CN111255688 A CN 111255688A
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Abstract

本发明提供了一种空调系统及其变频压缩机，所述变频压缩机包括壳体；电机和气缸，容置于所述壳体内；活塞，可转动地设置于所述气缸内；曲轴，具有一偏心部，所述曲轴将电机的旋转力传递给所述活塞，所述偏心部带动所述活塞在所述气缸内旋转，以压缩制冷剂；其中，所述变频压缩机的排量为V，所述壳体的内径为D，所述变频压缩机的排量V的单位为cm3，所述壳体的内径D的单位为cm，且满足:0.58cm2≤V/D≤0.665cm2。本发明所提出的变频压缩机在同等壳体内径平台基础上，通过减小压缩机排量，既能提升压缩机自身效率，同时也能提升空调系统匹配效率，将引领变频空调压缩机的发展方向。

Description

空调系统及其变频压缩机
技术领域
本发明涉及制冷设备领域，具体地说，涉及一种空调系统及其变频压缩机。
背景技术
印度能源能效局发行的定速和变频合并的ISEER空调能效标准于2018年1月1日开始实施。对于变频空调而言，主要考核额定制冷和中间制冷，无制热要求，且从效率权重分析看，中间制冷的效率权重占比达59.3％。
当前由于印度空调厂家控制器技术缺乏，能实现的变频压缩机转速范围窄，约为1800-4200RPM(30-70Hz)。从技术趋势看，印度空调单冷的特性不变，且变频空调能效将进一步提升。随着控制器技术的提升，提升最大运行转速，减小压缩机排量，保证最大制冷和额定制冷的情况下，提升中间工况能效，进而提升空调ISEER能效星级是今后印度变频空调发展的趋势。
对于变频压缩机而言，在同等壳体内径平台基础上，减小压缩机排量，既能提升压缩机自身效率，同时也能提升空调系统匹配效率，为变频空调压缩机的发展方向。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种空调系统及其变频压缩机，在同等壳体内径的前提下，既能提升压缩机自身效率，同时也能提升空调系统的匹配效率。
根据本发明的一方面，提供一种变频压缩机，包括：
壳体；
电机和气缸，容置于所述壳体内；
活塞，可转动地设置于所述气缸内；
曲轴，具有一偏心部，所述曲轴将电机的旋转力传递给所述活塞，所述偏心部带动所述活塞在所述气缸内旋转，以压缩制冷剂；
其中，所述变频压缩机的排量为V，所述壳体的内径为D，所述变频压缩机的排量V的单位为cm3，所述壳体的内径D的单位为cm，且满足:0.58cm2≤V/D≤0.665cm2。
在本发明的一实施方式中，所述变频压缩机的排量V＝π×H×E×(F-E)，其中H为压缩机气缸高度，E为所述曲轴的偏心量，F为压缩机气缸内径还包括第一轴承组件和第二轴承组件，所述第一轴承组件和第二轴承组件与所述气缸共同限定压缩空间并支撑所述曲轴。
在本发明的一实施方式中，所述变频压缩机的排量V＝nπ(d1 2-d2 2)×h/4，其中，n为气缸的个数，d1为气缸的内径，d2为活塞的外径，h为气缸的高度。
在本发明的一实施方式中，所述气缸高度为H是所述第一轴承组件和第二轴承组件之间的间距。
在本发明的一实施方式中，所述气缸内部为圆盘形空间。
在本发明的一实施方式中，所述气缸内径F是所述圆盘形空间的直径。
在本发明的一实施方式中，所述壳体内部为圆柱形空间。
在本发明的一实施方式中，所述壳体内径D是所述圆柱形空间的直径。
在本发明的一实施方式中，还包括一贮藏制冷剂的贮液罐，所述贮液罐通过一管道连通至所述气缸。
根据本发明的另一方面，提供一种空调系统，它包括如上所述的变频压缩机。
本发明所提出的变频压缩机在同等壳体内径平台基础上，通过减小压缩机排量，既能提升压缩机自身效率，同时也能提升空调系统匹配效率，将引领变频空调压缩机的发展方向。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明的变频压缩机的剖视图。
图2是图1中的局部放大图。
图3是图1所示压缩机中气缸的结构示意图。
图4是图1所示压缩机中活塞的结构示意图。
图5是图1所示压缩机中曲轴的结构示意图。以及
图6是本发明的变频压缩机的气缸高度H与变频压缩机能效P的函数曲线示意图。
附图标记
1 壳体
2 活塞
3 曲轴
4 气缸
5 电机
6 贮液罐
7 第一轴承组件
8 第二轴承组件
D 壳体内径
E 曲轴偏心量
F 气缸内径
H 气缸高度
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
图1是本发明的变频压缩机的剖视图。图2是图1中的局部放大图。图3是图1所示压缩机中气缸的结构示意图。图4是图1所示压缩机中活塞的结构示意图。图5是图1所示压缩机中曲轴的结构示意图。如图1至5所示，本实施例中的变频压缩机，包括：壳体1、活塞2、曲轴3、气缸4、电机5以及贮液罐6。电机5和气缸4容置于所述壳体1内。活塞2可转动地设置于所述气缸4内。曲轴3具有一偏心部，所述曲轴3将电机5的旋转力传递给所述活塞2，所述偏心部带动所述活塞2在所述气缸4内旋转，以压缩制冷剂。贮液罐6贮藏制冷剂，且所述贮液罐6通过一管道连通至所述气缸4。其中，所述变频压缩机的排量为V，所述壳体的内径为D，所述变频压缩机的排量V的单位为cm3，所述壳体的内径D的单位为cm，且满足:0.58cm2≤V/D≤0.665cm2。
本发明所提出的变频压缩机在同等壳体内径平台基础上，通过减小压缩机排量，既能提升压缩机自身效率，同时也能提升空调系统匹配效率，将引领变频空调压缩机的发展方向。
在本发明的一实施例中，所述变频压缩机的排量V＝π×H×E×(F-E)，其中H为压缩机气缸高度，E为所述曲轴的偏心量，F为压缩机气缸内径。
进一步地，本实施例中的变频压缩机还包括第一轴承组件7和第二轴承组件8，所述第一轴承组件7、第二轴承组件8与所述气缸共同限定压缩空间并支撑所述曲轴，所述气缸高度H是所述第一轴承组件7和第二轴承组件8之间的间距。所述气缸4内部为圆盘形空间，所述气缸内径F是所述圆盘形空间的直径。所述壳体1内部为圆柱形空间，所述壳体内径D是所述圆柱形空间的直径。
压缩机的排量，是指压缩机的活塞运转一周所吸入和排出的气体的体积。在实际计算时，所述变频压缩机的排量V＝nπ(d1 2-d2 2)×h/4，其中，n为气缸的个数，d1为气缸的内径，d2为活塞的外径，h为气缸的高度。即气缸内容积与活塞外圆所包含体积的差。
压缩机的排量跟气缸的内径和活塞的外径直接相关，但在结构上该机械零部件的尺寸实际受壳体内径的限制。此外压缩机排量的设计还需要考虑电机的力矩和效率，保证运转和能效，电机的力矩和效率跟电机外径直接相关，壳体内径与电机外径相同，因此排量和壳体内径的比值限定对压缩机产品的设计非常关键。本实施例中的变频压缩机是一种旋转式变频压缩机，包括壳体1、活塞2、曲轴3、气缸4、电机5等部件，曲轴3在电机5驱动下旋转，曲轴偏心部带动活塞2旋转，在气缸4内形成气体腔V(低压气体压缩成高压气体，高低压腔由叶片隔离)。由于旋转式变频压缩机的排量V计算公式为：V＝π×H×E×(F-E)，其中H为变频压缩机气缸高度，E为变频压缩机曲轴偏心量，F为变频压缩机气缸内径，则变频压缩机排量的大小取决于气缸高度、气缸内径、曲轴偏心量。变频压缩机排量正比于气缸高度、气缸内径、曲轴偏心量，增高气缸高度会造成侧向泄露损失增大，增加气缸内径会受到变频压缩机壳体内径D的影响，增加偏心量会导致偏心部增大机械摩擦损失。本发明所提出的变频压缩机在同等壳体内径平台基础上，通过减小压缩机排量，既能提升压缩机自身效率，同时也能提升空调系统匹配效率，将引领变频空调压缩机的发展方向。
图6是本发明的变频压缩机的气缸高度H与变频压缩机能效P的函数曲线示意图。如图6所示，在本发明的另一实施例中，本发明的压缩机中气缸高度H与变频压缩机能效P有类似抛物线的轨迹，以下分段进行说明：
当气缸高度H从16mm上升到25.97mm时，气缸高度H的增长直接促进了变频压缩机能效P的增长，气缸高度H的增长几乎正比于变频压缩机能效P的增长，在此范围内，增加气缸高度H能有效提高变频压缩机能效P。当气缸高度H从25.97mm上升到36.285mm时，气缸高度H的增长对于变频压缩机能效P的作用可以忽略，在此范围内，增加气缸高度H几乎无法提高变频压缩机能效P。当气缸高度H从36.285mm上升到46mm时，气缸高度H的增长不但没有增加变频压缩机能效P，反而应为侧向泄露损失等原因，降低了变频压缩机能效P。实验数据表明，当0.58cm2≤V/D≤0.665cm2时，可以使某规格变频空调，在额定制冷和最大制冷相当的前提下，实现变频压缩机能效P提升1％至5％不等，实现较高性价比。本发明所提出的变频压缩机在同等壳体内径平台基础上，通过减小压缩机排量，既能提升压缩机自身效率，同时也能提升空调系统匹配效率，将引领变频空调压缩机的发展方向。
根据本发明的另一方面，提供一种空调系统，它包括如上所述的变频压缩机。本发明中变频压缩机在同等壳体内径平台基础上，通过减小压缩机排量，既能提升压缩机自身效率，同时也能提升空调系统匹配效率，将引领变频空调压缩机的发展方向。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变频压缩机，其特征在于，包括：
壳体；
电机和气缸，容置于所述壳体内；
活塞，可转动地设置于所述气缸内；
曲轴，具有一偏心部，所述曲轴将电机的旋转力传递给所述活塞，所述偏心部带动所述活塞在所述气缸内旋转，以压缩制冷剂；
其中，所述变频压缩机的排量为V，所述壳体的内径为D，所述变频压缩机的排量V的单位为cm3，所述壳体的内径D的单位为cm，且满足:0.58cm2≤V/D≤0.665cm2。
2.根据权利要求1所述的变频压缩机，其特征在于：所述变频压缩机的排量V＝π×H×E×(F-E)，其中H为压缩机气缸高度，E为所述曲轴偏心量，F为压缩机气缸内径。
3.根据权利要求2所述的变频压缩机，其特征在于：还包括第一轴承组件和第二轴承组件，所述第一轴承组件和第二轴承组件与所述气缸共同限定压缩空间并支撑所述曲轴；所述气缸高度H是所述第一轴承组件和第二轴承组件之间的间距。
4.根据权利要求1所述的变频压缩机，其特征在于：所述变频压缩机的排量V＝nπ(d1 2-d2 2)×h/4，其中，n为气缸的个数，d1为气缸的内径，d2为活塞的外径，h为气缸的高度。
5.根据权利要求1所述的变频压缩机，其特征在于：所述气缸内部为圆盘形空间。
6.根据权利要求5所述的变频压缩机，其特征在于：所述气缸内径F是所述圆盘形空间的直径。
7.根据权利要求1所述的变频压缩机，其特征在于：所述壳体内部为圆柱形空间。
8.根据权利要求7所述的变频压缩机，其特征在于：所述壳体内径D是所述圆柱形空间的直径。
9.根据权利要求1所述的变频压缩机，其特征在于：还包括一贮藏制冷剂的贮液罐，所述贮液罐通过一管道连通至所述气缸。
10.一种空调系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的变频压缩机。
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