CN111502990B - 一种单级增焓转子压缩机及具有其的空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单级增焓转子压缩机及具有其的空调器，单级增焓转子压缩机包括：至少一个单级气缸(1)，转子(2)，上法兰(3)和下法兰(4)，转子(2)设置于气缸(1)内部且能够进行转动，转子(2)与气缸(1)的内周壁之间形成压缩腔(10)，在上法兰(3)和/或下法兰(4)上开设有补气孔(5)，补气孔(5)能够将压缩机外部的气体直接补入压缩腔(10)中。根据本发明在不增加额外气缸的基础上实现二级压缩，能够有效地加强制冷剂的循环，提高高温环境温度下的空调的制冷性能，同时减小了采用二级气缸而带来的功率升高的能耗，提高了系统的能效，且大幅降低压缩机的成本和功率，达到高能力、高能效、低成本的目的。

Description

一种单级增焓转子压缩机及具有其的空调器
技术领域
本发明涉及空调技术领域，具体涉及一种单级增焓转子压缩机及具有其的空调器。
背景技术
对于中东等高温地区常年环境温度持续较高，空调器在使用过程中由于环境温度高导致室外冷凝器换热温差小，换热效果差，制冷量衰减大。而中东地区对能效的要求越来越高，定频产品为了确保能效，压缩机排量选型受到较大的限制。为了提高高温条件下的制冷效果，可以采用二级压缩的压缩机及空调系统。但是现有二级压缩的压缩机只有变频机且采用两个压缩缸完成二级压缩，此类压缩机成本高。且由于压缩分为两个气缸同时进行工作，压缩机的功率偏高，导致能效偏低。例如CN105758034A介绍了一种空调系统和空调系统的控制方法，该专利采用三通转向阀控制吸气口的进气路径，实现单级压缩和双级压缩的切换。在高负荷条件下依然采用两个气缸进行压缩。
由于现有技术中的空调在应用到环境温度较高工况的制冷时其换热温差小，导致换热效果差，制冷性能低；若采用二级压缩的压缩机及空调系统来增大压缩比，但是会由于压缩机的功率偏高而导致能效偏低，并且采用变频机和二级压缩缸均会导致成本过高，结构复杂等技术问题，因此本发明研究设计出一种单级增焓转子压缩机及具有其的空调器。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的空调在应用到环境温度较高工况的制冷时无法同时保证制冷性能和能效的缺陷，从而提供一种单级增焓转子压缩机及具有其的空调器。
为了解决上述问题，本发明提供一种单级增焓转子压缩机，其包括：
至少一个单级气缸，转子，上法兰和下法兰，所述转子设置于所述气缸内部且能够进行转动，所述转子与所述气缸的内周壁之间形成压缩腔，在所述上法兰和/或所述下法兰上开设有补气孔，所述补气孔能够将压缩机外部的气体直接补入所述压缩腔中。
优选地，
所述转子转动至第一预设位置范围内时，所述补气孔能够被所述转子不遮挡而自动打开；所述转子转动至第二预设位置范围内时，所述补气孔)能够被所述转子遮挡而自动关闭，其中所述第一预设位置范围与所述第二预设位置范围共同构成所述转子在一个圆周内运动的位置范围。
优选地，
所述气缸上设置有滑片槽，以转子的旋转角度从滑片完全伸入所述滑片槽中为0°开始计算，所述第一预设位置范围为135°-345°的范围内，所述第二预设位置范围为-15°-135°的范围内。
优选地，
所述气缸上设置有吸气口和排气口、以及滑片槽，所述吸气口和所述排气口分别位于所述滑片槽的两侧，且所述补气孔的设置位置对应于所述气缸上的、相对于所述排气口而靠近所述吸气口的一侧。
优选地，
以所述滑片槽为旋转0°朝所述吸气口的方向转动，所述补气孔的设置角度范围为：67°-87°的范围内。
优选地，
所述补气孔完全打开后所述吸气口关闭。
优选地，
所述补气孔的孔径为2.5mm或者3.0mm。
优选地，
所述单级増焓转子压缩机为定频压缩机。
本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的单级増焓转子压缩机，
还包括冷凝器、蒸发器和闪蒸器和一级节流装置，所述一级节流装置设置于所述冷凝器和所述闪蒸器之间的管路上，所述闪蒸器具有气体出路和液体出路，所述气体出路连通至所述压缩机的补气孔，所述液体出路连通至所述蒸发器。
优选地，
所述液体出路上还设置有二级节流装置或直管；和/或所述压缩机的出口还设置有四通阀。
本发明提供的一种单级增焓转子压缩机及具有其的空调器具有如下有益效果：
本发明通过在现有单级压缩机的基础上在法兰上增加中间补气装置，利用现有转子压缩机的工作特点实现周期性的补气，在不增加额外气缸的基础上实现二级压缩，能够有效地加强制冷剂的循环，提高高温环境温度下的蒸发器换热性能，提高空调的制冷性能，同时减小了采用二级气缸而带来的功率升高的能耗，有效提高了系统的能效，且大幅降低压缩机的成本和功率，达到高能力、高能效、低成本的目的。本发明还采用定频压缩机能够进一步减小压缩机的功耗，提高能效，且进一步减小成本。本发明还通过补气孔的具有创造性的位置设置形式，使得转子在转至第一预设位置范围内时，所述补气孔能够被所述转子不遮挡而自动打开，转子转动至第二预设位置范围内时，所述补气孔能够被所述转子遮挡而自动关闭，从而有效实现单级増焓压缩机的自动补气功能，无需额外设置控制阀和主板控制中间补气的开和关，补气更加智能，系统控制更加简单，且成本更低。
附图说明
图1为本发明的单级増焓转子压缩机的内部上法兰的补气孔对应于气缸上位置的气缸横向剖视图；
图2为图1中上法兰的补气孔的补气循环图(压缩机运行时)；
图3为本发明的具有单级増焓转子压缩机的空调器的循环系统图；
图4为图3替代实施方式一的具有单级増焓转子压缩机的空调器的循环系统图；
图5为图3替代实施方式二的具有单级増焓转子压缩机的空调器的循环系统图；
图6为图3替代实施方式三的具有单级増焓转子压缩机的空调器的循环系统图；
图7为本发明的单级増焓转子压缩机中两个单级气缸的补气流程图。
附图标记表示为：
1、气缸；10、压缩腔；11、吸气口；12、排气口；13、滑片槽；2、转子；3、上法兰；4、下法兰；5、补气孔；6、冷凝器；7、蒸发器；8、闪蒸器；81、气体出路；82、液体出路；91、一级节流装置；92、二级节流装置；93、直管；20、四通阀；100、压缩机。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明提供一种单级增焓转子压缩机，其包括：
至少一个单级气缸1(单级气缸是指其压缩级为单级的气缸，非多级，例如一个单级气缸、或者两个及以上并联级的气缸，如图7，其为两个并联的单级气缸)，转子2，上法兰3和下法兰4，所述转子2设置于所述气缸1内部且能够进行转动，所述转子2与所述气缸1的内周壁之间形成压缩腔10，在所述上法兰3和/或所述下法兰4上开设有补气孔5，所述补气孔5能够将压缩机外部的气体直接补入所述压缩腔10中。
本发明通过在现有单级压缩机的基础上在法兰上增加中间补气装置，利用现有转子压缩机的工作特点实现周期性的补气，在不增加额外气缸的基础上实现二级压缩，能够有效地加强制冷剂的循环，提高高温环境温度下的蒸发器换热性能，提高空调的制冷性能，同时减小了采用二级气缸而带来的功率升高的能耗，有效提高了系统的能效，且大幅降低压缩机的成本和功率，达到高能力、高能效、低成本的目的。本发明还采用定频压缩机能够进一步减小压缩机的功耗，提高能效，且进一步减小成本。本发明在现有单级压缩机的基础上增加中间补气结构，实现二级压缩，不仅可以解决压缩机成本高的问题而且可以避免功率大幅增加导致能效低的问题。
优选地，
所述转子2转动至第一预设位置范围内时，所述补气孔5能够被所述转子不遮挡而自动打开；所述转子2转动至第二预设位置范围内时，所述补气孔5能够被所述转子遮挡而自动关闭，其中所述第一预设位置范围与所述第二预设位置范围共同构成所述转子在一个圆周内运动的位置范围。
本发明还通过补气孔的具有创造性的位置设置形式，使得转子在转至第一预设位置范围内时，所述补气孔能够被所述转子不遮挡而自动打开，转子转动至第二预设位置范围内时，所述补气孔能够被所述转子遮挡而自动关闭，从而有效实现单级増焓压缩机的自动补气功能，无需额外设置控制阀和主板控制中间补气的开和关，补气更加智能，系统控制更加简单，且成本更低。
单级加工补气口在选择上的难点在于需要考虑转子旋转过程中从什么角度开始补气，在哪个压力条件下通过转子的转动自动关闭补气。无需在转子上开孔。在效果上，单级压缩机在高温制冷条件下性能效果跟双级及以上的压缩单元相同，但是由于功率低所以能效高。所以单级增焓压缩机更加适用于高温地区，且由于只有一级压缩，成本要低很多。
优选地，
所述气缸1上设置有滑片槽13，以转子的旋转角度从滑片完全伸入所述滑片槽中为0°开始计算，所述第一预设位置范围为135°-345°的范围内，所述第二预设位置范围为-15°-135°的范围内。这是本发明的开设补气孔的优选位置和设置形式，即在转子转动到第一预设范围135°-345°的范围内，转子不遮挡补气孔而使得补气孔自动打开并补气，在转子转动到第二预设范围-15°-135°的范围内，转子遮挡补气孔而使得补气孔自动关闭并关闭补气，从而实现智能自动的周期性补气，且第一预设位置范围与第二预设位置范围相加为整圆360°。
优选地，
所述气缸1上设置有吸气口11和排气口12、以及滑片槽13，所述吸气口11和所述排气口12分别位于所述滑片槽13的两侧，且所述补气孔5的设置位置对应于所述气缸1上的相对于所述排气口12而靠近所述吸气口11的一侧。而本发明把补气口设计在压缩机的低压区，可以有效避免此问题，并且无需提高闪蒸器的压力就可以实现补气功能，在性能提升上有明显效果。
优选地，
以所述滑片槽13为旋转0°朝所述吸气口11的方向转动，所述补气孔5的设置角度范围为：67°-87°的范围内。优选地，所述补气孔5完全打开后所述吸气口11关闭。优选地，所述补气孔5的孔径为2.5mm或者3.0mm。
在现有单级压缩机的基础上增加中间补气装置，在压缩机上法兰上设置补气孔，补气孔的孔径为2.5或者3,补气孔的位置设置在压缩机的低压区以滑片槽为基准的逆时针方向67°-87°的范围内，且补气孔完全打开后吸气口需闭合，以保证不会漏气和串气。单级加工补气口在选择上的难点在于需要考虑转子旋转过程中从什么角度开始补气，在哪个压力条件下通过转子的转动自动关闭补气。无需在转子上开孔。在效果上，单级压缩机在高温制冷条件下性能效果跟双级及以上的压缩单元相同，但是由于功率低所以能效高。所以单级增焓压缩机更加适用于高温地区，且由于只有一级压缩，成本要低很多。
优选地，
所述单级増焓转子压缩机为定频压缩机。本发明还采用定频压缩机能够进一步减小压缩机的功耗，提高能效，且进一步减小成本。
本发明提供一种全新的单级增焓定频转子压缩机及其空调系统，在保持成本小幅增加的基础上实现性能的大幅提升。
1.在现有单级压缩机的基础上增加中间补气装置，在压缩机上法兰上设置补气孔，利用现有转子压缩机的转子运转的特点实现周期性的补气，在不增加额外气缸的基础上实现二级压缩。
2.在整机系统冷凝器出口处有一级节流，在一级节流后面增加闪蒸器分离液态冷媒和气态冷媒，气态冷媒回流入压缩机增加系统的流量提高能力，液态冷媒经过闪发成为过冷液经二级节流进入蒸发器，提高内机的换热效率。
3.在整机系统上，所有工况条件下中间补气一直开，无需二通阀和主板控制中间补气的开和关。
如图3所示，本发明还提供一种空调器，其包括前任一项所述的单级増焓转子压缩机，
还包括冷凝器6、蒸发器7和闪蒸器8和一级节流装置91，所述一级节流装置91设置于所述冷凝器92和所述闪蒸器8之间的管路上，所述闪蒸器8具有气体出路81和液体出路82，所述气体出路81连通至所述压缩机的补气孔5，所述液体出路82连通至所述蒸发器7。
系统工作原理为：
制冷模式下，压缩机排出的高温高压的冷媒经过冷凝器冷却后，经冷凝器出口进入一级节流，冷媒经过节流后成为高压低温的气液两相态冷媒，然后进入闪蒸器。在闪蒸器中分离液态冷媒和气态冷媒，气态冷媒回流入压缩机的吸气腔。压缩机吸气腔的冷媒被压缩到一定的压力后补气孔开启实现补气，当混合后的冷媒被压缩到更高的压力后补气孔关闭，以此增加系统的流量提高能力。闪蒸器中的液态冷媒经过闪发成为过冷液经二级节流进入蒸发器，二级节流进一步降低冷出温度，提高系统的制冷量。
制热模式下，压缩机排出的高温高压的冷媒经过蒸发器冷却后，经蒸发器出口进入二级节流，冷媒经过节流成为低压低温的气液两相态冷媒，然后进入闪蒸器。在闪蒸器中分离液态冷媒和气态冷媒，气态冷媒回流入压缩机的吸气腔增加系统的流量提高能力，液态冷媒经过闪发成为过冷液经一级节流进入冷凝器，再回到压缩机。
优选地，
所述液体出路82上还设置有二级节流装置92或直管93；和/或所述压缩机的出口还设置有四通阀20。
替代实施方式一，如图4，在实际使用过程中，由于中间补气量大，速度快，为了确保蒸发器的流量，部分系统二级节流装置可以更换为直管。系统构成与系统原理与方案一相当。部分中间补气量大的机型只需要一级节流就可以确保节流降压效果。另外冷媒在闪蒸器中由于闪发的作用，可以让闪蒸器中液态冷媒进一步过冷。
替代实施方式二，如图5，压缩机的补气口也可以带补气储液罐，避免性能波动。替代实施方式三，如图6，空调系统在做单冷机时，可以取消四通阀。
有益效果：
1.本发明能够解决单级压缩空调系统在高温工况条件下性能不足的问题，高温情况下制冷量大幅提升。
2.中间补气系统降低排气温度，工作范围由室外52℃拓宽到58℃。
3.压缩机在现有压缩机的基础上只增加补气装置，整机不增加额外控制，只增加闪蒸器结构，成本相较于普通机型只需增加35元即可实现大幅提升高温制冷量的目的。
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 (6)

1.一种单级增焓转子压缩机，其特征在于：包括：
至少一个单级气缸（1），转子（2），上法兰（3）和下法兰（4），所述转子（2）设置于所述气缸（1）内部且能够进行转动，所述转子（2）与所述气缸（1）的内周壁之间形成压缩腔（10），在所述上法兰（3）和/或所述下法兰（4）上开设有补气孔（5），所述补气孔（5）能够将压缩机外部的气体直接补入所述压缩腔（10）中；
所述转子（2）转动至第一预设位置范围内时，所述补气孔（5）能够被所述转子不遮挡而自动打开；所述转子（2）转动至第二预设位置范围内时，所述补气孔（5）能够被所述转子遮挡而自动关闭，其中所述第一预设位置范围与所述第二预设位置范围共同构成所述转子在一个圆周内运动的位置范围；
所述气缸（1）上设置有滑片槽（13），以转子的旋转角度从滑片完全伸入所述滑片槽中为0°开始计算，所述第一预设位置范围为135°-345°的范围内，所述第二预设位置范围为-15°-135°的范围内；
所述气缸（1）上设置有吸气口（11）和排气口（12）、以及滑片槽（13），所述吸气口（11）和所述排气口（12）分别位于所述滑片槽（13）的两侧，且所述补气孔（5）的设置位置对应于所述气缸（1）上的相对于所述排气口（12）而靠近所述吸气口（11）的一侧；
以所述滑片槽（13）为旋转0°朝所述吸气口（11）的方向转动，所述补气孔（5）的设置角度范围为：67°-87°的范围内。
2.根据权利要求1所述的单级增焓转子压缩机，其特征在于：
所述补气孔（5）完全打开后所述吸气口（11）关闭。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的单级增焓转子压缩机，其特征在于：
所述补气孔（5）的孔径为2.5mm或者3.0mm。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的单级增焓转子压缩机，其特征在于：
所述单级增焓转子压缩机为定频压缩机。
5.一种空调器，其特征在于：包括权利要求1-4中任一项所述的单级增焓转子压缩机，
还包括冷凝器（6）、蒸发器（7）和闪蒸器（8）和一级节流装置（91），所述一级节流装置（91）设置于所述冷凝器（6）和所述闪蒸器（8）之间的管路上，所述闪蒸器（8）具有气体出路（81）和液体出路（82），所述气体出路（81）连通至所述压缩机的补气孔（5），所述液体出路（82）连通至所述蒸发器（7）。
6.根据权利要求5所述的空调器，其特征在于：
所述液体出路（82）上还设置有二级节流装置（92）或直管（93）；和/或所述压缩机的出口还设置有四通阀（20）。
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