CN111594443B - 一种压缩机组件及包括其的空调系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压缩机组件及包括其的空调系统及控制方法。压缩机组件包括压缩机，压缩机的壳体内部形成排气腔，壳体内设置有并行气缸、第一变容气缸和第二变容气缸，并行气缸的吸气孔连接有并行吸气分液器，并行气缸的排气孔连接有并行控制组件；第一变容气缸的吸气孔连接有第一吸气分液器，第一变容气缸的排气孔连接有第一控制组件；第二变容气缸的吸气孔连接有第二吸气分液器，第二变容气缸的排气孔连接有第二控制组件。本发明提高了压缩机的效率以及运行稳定性。

Description

一种压缩机组件及包括其的空调系统及控制方法

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种压缩机组件及包括其的空调系统及控制方法。

背景技术

现有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；此外，压缩机及空调系统在运行时，其降温制冷和除湿在一个系统完成，导致第二换热部的换热效率低，致使空调系统无法满足长江流域以北区域的制冷与除湿制热需求，对其能效及售后体验有严重的隐患。

且由于热泵(制热)压缩机根据排量的大小使用于不同制热电器的需求，例如：1.5p热泵压缩机用于移动空调，5p热泵压缩机用于热水器，10p多联热泵机用于中央空调等等；从而也导致了压缩机及空调系统的样式多且复杂，对于正确选对合适的热泵机需要花费大量时间，而且常规结构制热效果差，客户体验舒适度不佳，对产品抢占市场不具备任何优势。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种压缩机组件及包括其的空调系统及控制方法，至少用于解决现有技术中存在的压缩机稳定性、能效低的技术问题，具体地：

第一方面，本发明提供一种压缩机组件，包括压缩机，所述压缩机的壳体内部形成排气腔，

所述壳体内设置有并行气缸、第一变容气缸和第二变容气缸，

所述并行气缸的吸气孔连接有并行吸气分液器，所述并行气缸的排气孔连接有并行控制组件，用于使所述并行气缸的排气孔与所述排气腔连通或与所述并行吸气分液器的进气管连通；

所述第一变容气缸的吸气孔连接有第一吸气分液器，所述第一变容气缸的排气孔连接有第一控制组件，用于使所述第一变容气缸的排气孔与所述排气腔连通或与所述第一吸气分液器连通；

所述第二变容气缸的吸气孔连接有第二吸气分液器，所述第二变容气缸的排气孔连接有第二控制组件，用于使所述第二变容气缸的排气孔与所述排气腔连通或与所述第二吸气分液器连通。

进一步可选地，所述并行控制组件包括：设置在所述并行气缸的排气孔与所述排气腔之间的第一电磁阀，和设置在所述并行气缸的排气孔与所述并行吸气分液器之间的第二电磁阀；和/或，

所述第一控制组件包括：设置在所述第一变容气缸的排气孔与所述排气腔之间的第三电磁阀，和设置在所述第一变容气缸的排气孔与第一吸气分液器之间的第四电磁阀；和/或，

所述第二控制组件包括：设置在所述第二变容气缸的排气孔与所述排气腔之间的第五电磁阀，和设置在所述第二变容气缸的排气孔与所述第二吸气分液器之间的第六电磁阀。

进一步可选地，所述并行气缸、第一变容气缸和第二变容气缸的缸体容积各不相同。

进一步可选地，所述并行气缸的缸体容积小于所述第一变容气缸的缸体容积，所述第一变容气缸的缸体容积小于所述第二变容气缸的缸体容积。

进一步可选地，所述并行气缸与所述第一变容气缸的缸体容积比为0.1-0.4。

进一步可选地，所述第一变容气缸和所述第二变容气缸的缸体容积比为0.6-1.0。

进一步可选地，所述并行气缸与所述第二变容气缸的缸体容积比为0.3-0.9。

进一步可选地，所述并行气缸与所述第一变容气缸之间设置两个隔板，

所述第一变容气缸与所述第二变容气缸之间设置两个隔板。

第二方面，本发明提供一种空调系统，包括第一换热部、闪蒸器和第二换热部以及上述压缩机组件，

所述压缩机的排气口与所述第一换热部的第一端连通，所述第一换热部的第二端与所述闪蒸器的第一端连接，

所述闪蒸器的第二端与并行吸气分液器的进气管连接，第三端与所述第二换热部的第一端连接，

所述第二换热部包括并联设置的第三换热器和第四换热器，所述第三换热器的第二端与所述第二吸气分液器的进气管连通，所述第四换热器的第二端与所述第一吸气分液器的进气管连接，

所述第一吸气分液器的进气管与所述第二吸气分液器的进气管连接并设置控制阀。

进一步可选地，所述第一换热部包括并联设置的第一换热器和第二换热器，所述第一换热器的第一端设置有第一换热电磁阀，所述第二换热器的第二端设置有第二换热电磁阀。

第三方面，本发明提供一种上述空调系统的控制方法，根据所述空调系统的运行负载不同，所述压缩机设有三种运行模式，包括：

单缸运行模式：所述并行气缸、第一变容气缸、第二变容气缸中的任意一个运行，另外两个卸载；

双缸运行模式：所述并行气缸、第一变容气缸、第二变容气缸中的任意两个运行，另外一个卸载；

三缸运行模式：所述并行气缸、第一变容气缸、第二变容气缸同时运行。

本发明通过设置三个独立可变容的气缸，使压缩机可根据输出功率的需求采用不同的运行方式，从而起到提升压缩机机械效率和能效的目的。同时还能够提高三缸压缩机运行的稳定性，减小振动，使用户体验更好。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出一实施例中三缸泵体结构示意图；

图2示出一实施例中空调系统示意图。

图中：

1-并行气缸；11-并行吸气分液器；12-并行变容分液器；121-第一电磁阀；122-第二电磁阀；2-第一变容气缸；21-第一吸气分液器；22-第一变容分液器；221-第三电磁阀；222-第四电磁阀；3-第二变容气缸；31-第二吸气分液器；32-第二变容分液器；321-第五电磁阀；322-第六电磁阀；4-四通阀；51-第一换热器；52-第二换热器；511-第一换热电磁阀；521-第二换热电磁阀；6-闪蒸器；61-闪蒸控制阀；71-第三换热器；72-第四换热器；711-第三换热电磁阀；721-第四换热电磁阀；8-第七电磁阀。

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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

本发明通过设置三个独立并行的变容气缸，实现独立变容压缩以及补气，并通过对三个缸体容积比的设定，获得较好的制热性能。另外，由于三个缸体的大小均不相同，能够实现多种不同的运行方式，在制冷模式下能够提高压缩机能效30％左右，还可以在除湿、制热时有效提升-15℃的制热性能，提升效率的同时，还能够解决压缩机的振动等问题。以下结合具体实施例对发明进行详细介绍：

实施例1

如图1、图2所示，在一个实施例中，本发明提供一种压缩机组件，包括压缩机，压缩机壳体内腔上部形成排气腔，在排气腔的下侧，壳体内腔设置有并行气缸1、第一变容气缸2和第二变容气缸3，并行气缸1、第一变容气缸2和第二变容气缸3从上至下依次排列，三个气缸相互独立设置，独立进行吸气和排气。并行气缸1与第一变容气缸2之间设置两个排气隔板，第一变容气缸2与第二变容气缸3之间设置两个排气隔板，并行气缸1通过上法兰排气，第一变容气缸2通过中间隔板排气，第二变容气缸3通过下法兰排气。压缩机的驱动电机设置在排气腔与并行气缸1之间。

并行气缸1、第一变容气缸2和第二变容气缸3的缸体容积各不相同，例如，三个气缸之间体积比例关系为：并行气缸1与第一变容气缸2的缸体容积比为0.1-0.4；第一变容气缸2和第二变容气缸3的缸体容积比为0.6-1.0；并行气缸1与第二变容气缸3的缸体容积比为0.3-0.9。

并行气缸1的吸气孔连接有并行吸气分液器11，排气孔连接有并行变容分液器12，并行变容分液器12的排气管处设置并行控制组件，用于使并行变容分液器12的排气管与排气腔或并行吸气分液器11的进气管连通。优选地，并行控制组件包括：设置在并行变容分液器12的排气管与排气腔之间的第一电磁阀121，和设置在并行变容分液器12的排气管与并行吸气分液器11之间的第二电磁阀122。当第一电磁阀121开启时，第二电磁阀122关闭，此时，并行变容分液器12的排气管与排气腔连通，即并行气缸1运行；当第一电磁阀121关闭时，第二电磁阀122开启，此时，并行变容分液器12的排气管与并行吸气分液器11的进气管连通，即并行气缸1卸载。优选地，第一电磁阀121和第二电磁阀122为电磁阀。

第一变容气缸2的吸气孔连接有第一吸气分液器21，排气孔连接有第一变容分液器22，第一变容分液器22的排气管处设置第一控制组件，用于使第一变容分液器22的排气管与排气腔或第一吸气分液器21连通。优选地，第一控制组件包括：设置在第一变容分液器22的排气管与排气腔之间的第三电磁阀221，和设置在第一变容分液器22的排气管与第一吸气分液器21之间的第四电磁阀222。当第三电磁阀221开启时，第四电磁阀222关闭，此时，第一变容分液器22的排气管与排气腔连通，即第一变容气缸2运行；当第三电磁阀221关闭时，第四电磁阀222开启，此时，第一变容分液器22的排气管与第一吸气分液器21的进气管连通，即第一变容气缸2卸载。优选地，第三电磁阀221和第四电磁阀222为电磁阀。

第二变容气缸3的吸气孔连接有第二吸气分液器31，排气孔连接有第二变容分液器32，第二变容分液器32的排气管出设置第二控制组件，用于使第二变容分液器32的排气管与排气腔或第二吸气分液器31连通。优选地，第二控制组件包括：设置在第二变容分液器32的排气管与排气腔之间的第五电磁阀321，和设置在第二变容分液器32的排气管与第二吸气分液器31之间的第六电磁阀322。当第五电磁阀321开启时，第六电磁阀322关闭，此时，第二变容分液器32的排气管与排气腔连通，即第二变容气缸3运行；当第五电磁阀321关闭时，第六电磁阀322开启，此时，第二变容分液器32的排气管与第二吸气分液器31的进气管连通，即第二变容气缸3卸载。优选地，第五电磁阀321和第六电磁阀322为电磁阀。

各气缸的变容原理为：分液器吸入低中压气体时，会将一部分气体引流至变容切换装置(本方案采用销钉卡滑片的方式)，即切换装置下端为低中压气体，将吸气口的低中压气体引至切换装置上端时，压力平衡为卸载模式；而将排气端的高压气体引至切换装置上端时，压差建立为运行模式(变容控制口与吸排气口连通，吸排气管路设有电磁阀控制气体是否流通)。

本实施例，由于缸体的大小可调，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，可降低压缩机的成本，还可使得压缩机的能效提升15％左右，可显著提升压缩机的能效及空调制冷系统的APF等。

实施例2

在本实施例中，本发明提供一种空调系统，包括上述压缩机组件、第一换热部、闪蒸器6和第二换热部，压缩机的排气口与第一换热部的第一端连通，第一换热部的第二端与闪蒸器6的第一端连接，

闪蒸器6的第二端与并行吸气分液器11的进气管连接，第三端与第二换热部的第一端连接，

第二换热部包括并联设置的第三换热器71和第四换热器72，第三换热器71的第二端与第二吸气分液器31的进气管连通，第四换热器72的第二端与第一吸气分液器21的进气管连接，

第一吸气分液器21的进气管与第二吸气分液器31的进气管连接并设置控制阀。

优选地，还包括四通阀4，具体连接方式为：压缩机的排气口与四通阀4的第一端口连接，

第一换热部的第一端与四通阀4的第四端口连接，第二端与闪蒸器6的第一端连接，优选地，第一换热部包括并联设置的第一换热器51和第二换热器52，并在第一换热器51的第一端设置第一换热电磁阀511，第二换热器52的第一端设置第二换热电磁阀521，第一换热器51的第二端和第二换热器52的第二端与闪蒸汽的第一端连通，并在闪蒸汽的第一端设置闪蒸控制阀61。

闪蒸器6的第二端与并行吸气分液器11的进气管连接，第三端与第二换热部的第一端连接。

第二换热部包括并联设置的第三换热器71和第四换热器72，第三换热器71器的第一端和第四换热器72的第一端同时连接至闪蒸汽的第三端，并且在第三换热器71的第一端设置第三换热电磁阀711，第四换热器72的第一端设置节流阀。第三换热器71的第二端与四通阀4的第二端口连接，第四换热器72的第二端与第一吸气分液器21的进气管连接。

四通阀4的第三端口与第二吸气分液器31的进气管连接，第一吸气分液器21的进气管与第二吸气分液器31的进气管连接并设置控制阀，使得四通阀4的第三端口和第四换热器72的第二端均能在控制阀开启时同时与第一吸气分液器21的进气管和第二吸气分液器31的进液管连通。

实施例3

本实施例提供一种上述实施例空调系统的控制方法，根据空调系统的运行负载不同，压缩机设有三种运行模式，包括：

1、整体运行模式：即三缸同时运行，关闭第六电磁阀322、第二电磁阀122和第四电磁阀222、第七电磁阀8，打开第三电磁阀221、第五电磁阀321和第一电磁阀121，此时压缩机三缸均为运行，即并行气缸1、第一变容气缸2和第二变容气缸3同时运行，三个气缸同时向排气腔内排气，然后再由排气腔的排气口排气。排出的气体通过四通阀4和第一换热部，此时第一换热部作为冷凝器，打开第二换热电磁阀521和第一换热电磁阀511(此时第二换热电磁阀521和第一换热电磁阀511也起到节流阀的作用)，气体分别进入高温的第一换热器51和低温的第二换热器52。闪蒸控制阀61开启，两个换热器排出的气体会合后进入到闪蒸器6，闪蒸器6流出气体一部分流入到并行吸气分液器11，一部分通过闪蒸器6后经过第三换热电磁阀711进入到高温的第三换热器71，一部分气体通过第四换热电磁阀721节流进入低温的第四换热器72，与之对应的，高温的第三换热器71处理显热，经四通阀4将气体引至第二变容气缸3。低温的第四换热器72除湿，将气体引至第一变容气缸2，第一变容气缸2和第二变容气缸3独立吸气工作，使得双第二换热部实现递级降温，温湿度独立控制，显著提升空调系统的制热能力。

2、单缸模式：当只需要小排量运行时，关闭第二电磁阀122和第三电磁阀221、第五电磁阀321，打开电磁阀第一电磁阀121和第六电磁阀322、第四电磁阀222，此时压缩机并行气缸1运行，第一变容气缸2和第二变容气缸3卸载。并行气缸1排出的气体经排气腔排出，然后通过四通阀4流向第一换热部。同时打开第二换热电磁阀521关闭第一换热电磁阀511，气体只进入低温的第二换热器52，闪蒸控制阀61开启，第二换热器52流出的气体进入到闪蒸器6。第三换热电磁阀711关闭，第四换热电磁阀721开启，闪蒸器6流出的气体一部分流入到并行吸气分液器11，一部分通过第四换热电磁阀721进入低温的第四换热器72。此时第七电磁阀8开启，低温的第四换热器72除湿，将气体引至第一吸气分液器21和第二吸气分液器31，第一变容气缸2和第二变容气缸3卸载，并行气缸1独立工作，满足低负荷需求制热量。

同理，根据所需排量的不同，可以通过控制电磁阀实现第一变容气缸2独立工作，或者，第二变容气缸3独立工作。

3、双缸模式：第一变容气缸2和第二变容气缸3，当只需要中等或较大排量运行时，关闭第一电磁阀121和第六电磁阀322、第四电磁阀222，打开电磁阀第二电磁阀122、第三电磁阀221、第五电磁阀321，此时压缩机并行气缸1为卸载，第一变容气缸2和第二变容气缸3运行。第一变容气缸2和第二变容气缸3经排气腔排出的气体通过四通阀4进入第一换热部，同时打开电磁阀第二换热电磁阀521和第一换热电磁阀511，气体分别进入高温第一换热器51和低温第二换热器52。闪蒸控制阀61开启，第一换热器51和第二换热器52流出的气体之后会和进入到闪蒸器6，第三换热电磁阀711和第四换热电磁阀721开启，闪蒸器6流出的气体一部分流入到并行吸气分液器11，一部分通过第三换热电磁阀711进入到高温的第三换热器71，另一部分通过第四换热电磁阀721进入低温的第四换热器72。与之对应的，高温的第三换热器71处理显热，经四通阀4将排出的气体引至第二吸气分液器31，然后进入第二变容气缸3；低温的第四换热器72除湿，将气体引至第一吸气分液器21，然后进入第一变容气缸2，第一变容气缸2和第二变容气缸3独立吸气工作，满足较大排量制热需求，显著提升空调系统的制热能力。

同理，通过电磁阀的控制，可以实现第二变容气缸3+并行气缸1、第一变容气缸2+并行气缸1等双缸模式，以满足不同制热需求。

本发明的空调系统，不仅可以实现冬季制热、双蒸发器、双冷凝器、梯级制热控制，还可以根据不同的制热量需求实现多个制热电器需求、根据排量的需求实现单缸、双缸(多排量)、三缸、双级补气三缸(多排量)等多种方案，实现冷凝再热、无需电再热。双温并行变容的多功能制热压缩机及空调系统在制热工况不仅可提升压缩机能效30％左右及大跨度制热实现不同需求的同时，还可以在除湿制热工况有效提升-15℃的制热性能，最大程度提升机械制冷的效率。而且双蒸发双冷凝器的空调系统设计，使得温湿控制实现独立控制，针对不同季节及环境对空调系统实现不同方式的控制，不仅可以节能、省成本降空间，而且还可以显著提升空调的制热性能。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (11)

1.一种压缩机组件，其特征在于，包括压缩机，所述压缩机的壳体内部形成排气腔，

所述壳体内设置有并行气缸、第一变容气缸和第二变容气缸，

所述并行气缸的吸气孔连接有并行吸气分液器，所述并行气缸的排气孔连接有并行控制组件，用于使所述并行气缸的排气孔与所述排气腔连通或与所述并行吸气分液器的进气管连通；

所述第一变容气缸的吸气孔连接有第一吸气分液器，所述第一变容气缸的排气孔连接有第一控制组件，用于使所述第一变容气缸的排气孔与所述排气腔连通或与所述第一吸气分液器连通；

所述第二变容气缸的吸气孔连接有第二吸气分液器，所述第二变容气缸的排气孔连接有第二控制组件，用于使所述第二变容气缸的排气孔与所述排气腔连通或与所述第二吸气分液器连通。

2.根据权利要求1所述的压缩机组件，其特征在于，所述并行控制组件包括：设置在所述并行气缸的排气孔与所述排气腔之间的第一电磁阀，和设置在所述并行气缸的排气孔与所述并行吸气分液器之间的第二电磁阀；和/或，

所述第一控制组件包括：设置在所述第一变容气缸的排气孔与所述排气腔之间的第三电磁阀，和设置在所述第一变容气缸的排气孔与第一吸气分液器之间的第四电磁阀；和/或，

所述第二控制组件包括：设置在所述第二变容气缸的排气孔与所述排气腔之间的第五电磁阀，和设置在所述第二变容气缸的排气孔与所述第二吸气分液器之间的第六电磁阀。

3.根据权利要求1所述的压缩机组件，其特征在于，所述并行气缸、第一变容气缸和第二变容气缸的缸体容积各不相同。

4.根据权利要求3所述的压缩机组件，其特征在于，所述并行气缸的缸体容积小于所述第一变容气缸的缸体容积，所述第一变容气缸的缸体容积小于所述第二变容气缸的缸体容积。

5.根据权利要求4所述的压缩机组件，其特征在于，所述并行气缸与所述第一变容气缸的缸体容积比为0.1-0.4。

6.根据权利要求4所述的压缩机组件，其特征在于，所述第一变容气缸和所述第二变容气缸的缸体容积比为0.6-1.0。

7.根据权利要求4所述的压缩机组件，其特征在于，所述并行气缸与所述第二变容气缸的缸体容积比为0.3-0.9。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的压缩机组件，其特征在于，所述并行气缸与所述第一变容气缸之间设置两个隔板，

所述第一变容气缸与所述第二变容气缸之间设置两个隔板。

9.一种空调系统，其特征在于，包括第一换热部、闪蒸器和第二换热部以及权利要求1-8任意一项所述的压缩机组件，

所述压缩机的排气口与所述第一换热部的第一端连通，所述第一换热部的第二端与所述闪蒸器的第一端连接，

所述闪蒸器的第二端与并行吸气分液器的进气管连接，第三端与所述第二换热部的第一端连接，

所述第二换热部包括并联设置的第三换热器和第四换热器，所述第三换热器的第二端与所述第二吸气分液器的进气管连通，所述第四换热器的第二端与所述第一吸气分液器的进气管连接，

所述第一吸气分液器的进气管与所述第二吸气分液器的进气管连接并设置控制阀。

10.根据权利要求9所述的空调系统，其特征在于，所述第一换热部包括并联设置的第一换热器和第二换热器，所述第一换热器的第一端设置有第一换热电磁阀，所述第二换热器的第二端设置有第二换热电磁阀。

11.一种权利要求9或10所述的空调系统的控制方法，其特征在于，根据所述空调系统的运行负载不同，所述压缩机设有三种运行模式，包括：

单缸运行模式：所述并行气缸、第一变容气缸、第二变容气缸中的任意一个运行，另外两个卸载；

双缸运行模式：所述并行气缸、第一变容气缸、第二变容气缸中的任意两个运行，另外一个卸载；

三缸运行模式：所述并行气缸、第一变容气缸、第二变容气缸同时运行。