CN114857794B - 空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种空调机组。空调机组包括压缩机，其内部包括：油槽；活塞缸，其内设置有活塞，活塞将活塞缸分为第一腔和第二腔；第一管路，连通油槽和第一腔，第一管路上设置有第三电磁阀；第二管路，连接于第三电磁阀的进油端和第二腔之间，第二管路上设置有第一电磁阀；第三管路，连接于第一电磁阀的出油端和压缩机的吸风口之间，第三管路上设置有第二电磁阀；第四管路，连接于第三电磁阀的出油端和压缩机的吸风口之间，第四管路上设置有第四电磁阀；压缩机开机时，第一电磁阀和第四电磁阀关闭，第二电磁阀和第三电磁阀打开；压缩机停机时，第一电磁阀和第四电磁阀打开，第二电磁阀和第三电磁阀关闭，本发明有利于减小能耗，提高能效。

Description

空调机组

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调机组。

背景技术

目前，业内对于变频螺杆机的研究已经较多，其中主要有两类：①高速变频螺杆机，其采用单独设计的螺杆压缩机，转速高，性能优良，通常还匹配自动Vi设计技术，其高速运转无论从内部构造还是变频器本身，均会导致价格上升，再加上变Vi的设计，其产品价格高且变相导致产品竞争力不足；②采用较高速的定频压缩机，辅以变频器，该方案可以在现有产品上通过提升不多的价格，频率较常规定频压缩机高，同时可实现能效的较大提升，逐步为客户接受。

但是，在第二种方案中，采用的是定频压缩机+外置变频器的方案，同时配置有高效的换热器（包括蒸发器和冷凝器）、油分离器。定频压缩机增加变频器后具有两种调节能力的方式：即速度调节和滑阀调节，这两种方式，均可以实现能力输出的变化，只不过，性能差异较大，特别是对于多压缩机运行的机组，差别更加明显，因此，采用变频器调节的螺杆机输出制冷量，其对于如何进行控制的要求就显得格外重要。

有鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请旨在提供一种空调机组，以便于减小能耗，提高能效。

为达到上述目的，本发明提出了一种空调机组，包括：

压缩机，其内部包括：

油槽，其内储存有润滑油；

活塞缸，其内设置有活塞，通过所述活塞在所述活塞缸中的位置状态用于控制制冷气体的排气量，所述活塞将所述活塞缸分为第一腔和第二腔；

第一管路，连通所述油槽和所述第一腔，所述第一管路上设置有第三电磁阀；

第二管路，连接于所述第三电磁阀的进油端和所述第二腔之间，所述第二管路上设置有第一电磁阀；

第三管路，连接于所述第一电磁阀的出油端和所述压缩机的吸风口之间，所述第三管路上设置有第二电磁阀；

第四管路，连接于所述第三电磁阀的出油端和所述压缩机的吸风口之间，所述第四管路上设置有第四电磁阀；

所述压缩机开机时，所述第一电磁阀和所述第四电磁阀关闭，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀打开，以使所述活塞保持在满载位置；

所述压缩机停机时，所述第一电磁阀和所述第四电磁阀打开，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀关闭。

在本申请的一些实施例中，所述压缩机停机时，所述活塞由满载状态的位置移动至25%状态的位置；所述压缩机开机时，所述活塞由25%状态的位置移动至满载状态的位置。

在本申请的一些实施例中，开机过程中，当目标水温未达到时，检测是否需求减载，当需要减载时，所述活塞的位置状态保持满载状态，降低所述压缩机频率，实时检测是否达到目标水温。

在本申请的一些实施例中，当不需求减载时，检测是否需求加载，当需求加载时，所述活塞的位置状态保持满载状态，升高所述压缩机频率，实时检测是否达到目标水温。

在本申请的一些实施例中，当不需求加载时，所述活塞的位置状态保持满载状态，所述压缩机的频率保持不变，实时检测是否达到目标水温。

在本申请的一些实施例中，当目标水温达到时，所述压缩机停机。

在本申请的一些实施例中，所述空调机组中设置有多个压缩机时，开机状态下，所述活塞的位置状态始终保持满载状态，多个所述压缩机根据PID算法同时升频或降频。

在本申请的一些实施例中，还包括连杆，所述连杆一端连接所述活塞，另一端连接有滑阀，所述滑阀配合连接有螺杆，所述滑阀在所述螺杆的长度方向上往复移动。

在本申请的一些实施例中，所述活塞与所述滑阀间未设置弹簧，以提高所述活塞由满载状态的位置移动至25%状态的位置的相应速度。

在本申请的一些实施例中，所述第三电磁阀和所述油槽之间的所述第一管路上设置有用于节流的毛细管。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关方案中的螺杆压缩机滑阀位于25%位置状态时的示意图；

图2是相关方案中的螺杆压缩机滑阀位于75%位置状态时的示意图；

图3是相关方案中的螺杆压缩机滑阀各位置状态时对应的各电磁阀的控制示意图；

图4是同制冷量条件下的频率和滑阀状态的关系对比图；

图5是根据本申请实施方式的空调机组的螺杆压缩机滑阀位于100%位置状态时的示意图；

图6是根据本申请实施方式的空调机组的螺杆压缩机滑阀位于25%位置状态时的示意图；

图7是根据本申请实施方式的空调机组中的螺杆压缩机滑阀各位置状态时对应的各电磁阀的控制示意图；

图8是根据本申请实施方式的螺杆压缩机内部结构关系示意图；

图9是根据本申请实施方式的空调机组的制冷剂回路和油路的连接示意图；

图10是根据本申请实施方式的空调机组的控制流程示意图。

以上各图中：第一电磁阀SV1、第二电磁阀SV2、第三电磁阀SV3、第四电磁阀SV4、毛细管1、活塞缸2、第一腔21、第二腔22、油槽23、吸气口24、排气口25、活塞3、连杆4、滑阀5、螺杆6、蒸发器7、冷凝器8、引射器9、电磁阀10、干燥过滤器11、弹簧12、压缩机13、油分离器14、电子膨胀阀15、过滤器16。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在下文中，将参照附图详细描述本申请的实施方式。

本申请中的空调机组可以是水冷式冷水机组，但是本申请不限于此。

参见图1-图10，本申请实施方式中的空调机组应用于冷水机组，本申请实施方式的空调机组包括压缩机13、冷凝器8、电子膨胀阀15和蒸发器7，通过压缩机13、冷凝器8、电子膨胀阀15和蒸发器7来执行制冷循环或制热循环。制冷循环和制热循环包括压缩过程、冷凝过程、膨胀过程和蒸发过程，通过制冷剂的吸热、放热过程来向热交换水提供冷量或热量，实现水温的调节。

压缩机13将制冷剂气体压缩成高温高压状态并排出压缩后的制冷剂气体。所排出的制冷剂气体流入冷凝器8。冷凝器8将压缩后的高温高压的气态制冷剂冷凝成液态制冷剂，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

从冷凝器8流出的液态制冷剂经过干燥过滤器11的吸水干燥过滤后，吸收制冷剂中的水分，以确保制冷管路畅通和制冷剂正常工作。干燥过滤后的制冷剂进入电子膨胀阀15，电子膨胀阀15使在冷凝器8中冷凝的高温高压状态的液态制冷剂膨胀为低压的液态制冷剂。从电子膨胀阀15流出的低压液态制冷剂进入蒸发器7，液态制冷剂流经蒸发器7时吸收热量蒸发为低温低压的制冷剂气体，处于低温低压状态的制冷剂气体返回到压缩机13。蒸发器7可以通过利用制冷剂的蒸发的潜热与热交换水进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调机组可以调节热交换水的温度。

参见图5-图8，本实施例中，压缩机13采用螺杆压缩机13，螺杆压缩机13上设置有吸气口24和排气口25，用于吸入制冷剂和排出压缩后的制冷剂。

压缩机13内设置有活塞缸2，活塞缸2内设置有活塞3，活塞3将活塞缸2的内部空间分为第一腔21和第二腔22，通过活塞3在所述活塞缸2中的位置状态用于控制制冷剂气体的排气量。压缩机13还包括连杆4，连杆4的一端设置在活塞缸2内以连接活塞3，连杆4的另一端设置在活塞缸2外连接于滑阀5，滑阀5配合连接有螺杆6，滑阀5具有往复移动的行程，滑阀5在螺杆6的长度方向上进行往复移动。

压缩机13内设置有储存有润滑油的油槽23，润滑油用于保障压缩机13的润滑和推动活塞3和滑阀5动作。

参见图1-图3，现有的螺杆压缩机13的滑阀5与活塞3通过连杆4连接，利用油压推动活塞缸2中的活塞3移动。润滑油从油槽23中流出，通过毛细管1和第一电磁阀SV1，由于左端油压高于右端弹簧力与制冷剂压力之和，润滑油进入活塞缸2。在压差的作用下，活塞3在活塞缸2中向右侧移动。当滑阀5向右侧移动时，活塞缸2左端腔内的有效压缩容积增加，右端腔内有效压缩容积减小，使得制冷剂气体的排气量增加，从而导致制冷量增加。当第二电磁阀SV2、第三电磁阀SV3、第四电磁阀SV4中的任意一个通电时，活塞缸2左端内的高压润滑油旁通至压缩机13的吸气侧，导致活塞3与滑阀5向左侧移动，一部分制冷剂气体从压缩腔内旁通回吸气口24。由于制冷剂的排气量减小，从而导致制冷量降低。

然而，对于定频压缩机，增加变频器后，存在频率与滑阀共同调节制冷量的情况。如何使得频率调节和滑阀动作调节协调，使其保证性能和可靠性，同时兼顾经济性是本申请需解决的问题。

传动的定频压缩机，直接通过变频驱动，在使用中存在频率和滑阀5分别调节的问题，简单描述为：在频率50Hz时，压缩机13的滑阀5和活塞3在25%状态的位置启动，然后根据水温的需求变化，依次调节滑阀5/活塞3至25%→50%→75%→100%（满载）的状态。系统内需要建立足够的压差以克服抑制活塞3动作的弹簧12阻力以及其他阻力，来推动滑阀5移动。通常情况下，需要吸排气压差达到4bar，才能实现快速推动滑阀5动作，实现25%→50%→75%→100%（满载）的动作。否则即使相应的电磁阀10通电，如果吸排气压差达不到规定的需求，滑阀5不会动作或者动作缓慢。

此外，现有的机组在运行减载过程中，也存在频率降低或进行滑阀5位置调整的两种技术方案，或者在降频的同时，滑阀5同时进行100%→75%→50%→25%的变化。存在控制简单，以及启动阶段和停机阶段的滑阀5位置不在最优效率位置，从而导致机组能耗较高，能效较低的问题。

取得相同的制冷量可进行三种方案的调节，即只进行滑阀调节、只进行频率调节和同时进行滑阀和频率调节。参见图4，根据测试数据对比发现，在获取相同制冷量的情况下，保持滑阀5/活塞3在100%状态位置即满载位置，只进行调节频率是能耗最小，能效最高的方案。

参见图5-图10，本申请实施例为减小压缩机13的内部改动，仅对压缩机13内部的电磁阀10流路进行调整，以减小开机停机以及加载减载时的能耗，提高能效。

本申请实施例中，活塞3将活塞缸2的内部空间分为第一腔21和第二腔22，活塞3连接于滑阀5，通过改变滑阀5和活塞3的位置状态用于控制制冷剂气体的排气量，进而控制制冷量。

压缩机13内的油槽23与活塞缸2的第一腔21之间通过第一管路相连通，压缩机13内的油槽23与活塞缸2，压缩机13内的油槽23与活塞缸2的第一腔21之间通过第一管路相连通，第一管路上设置有第三电磁阀SV3，第三电磁阀SV3用于控制润滑油的通断，第三电磁阀SV3用于控制流入第一腔21的润滑油的通断；第三电磁阀SV3的进油端和活塞缸2的第二腔22之间通过第二管路相连通，第二管路上设置有第一电磁阀SV1，通过第一电磁阀SV1控制流入第二腔22的润滑油的通断；第一电磁阀SV1的出油端和压缩机13的吸风口之间通过第三管路相连通，第三管路上设置有第二电磁阀SV2，通过第二电磁阀SV2控制吸风口和第二腔22之间的管路的通断；第三电磁阀SV3的出油端和压缩机13的吸风口之间通过第四管路相连通，第四管路上设置有第四电磁阀SV4，通过第四电磁阀SV4控制吸风口和第一腔21之间的管路的通断；在第三电磁阀SV3和油槽23之间的第一管路上设置有用于节流的毛细管1。

在压缩机13开机时，第一电磁阀SV1和第四电磁阀SV4关闭，第二电磁阀SV2和第三电磁阀SV3打开，第二电磁阀SV2和第三电磁阀SV3打开，油槽23中的润滑油沿第一管路经毛细管1流经第三电磁阀SV3至压缩机13的第一腔21中，第一腔21中的油压高于右端的第二腔22内的制冷剂压力之和，在压差的作用下，活塞3在活塞缸2中向右移动，活塞3第一腔21内的有效压缩容积增加，第二腔22内的有效压缩容积减小，使得制冷剂气体的排气量增加，从而导致制冷量增加。本实施例中，活塞缸2中取消了用于推动滑阀5动作的弹簧12，使得推动滑阀5动作的活塞3无需克服弹簧12的阻力，在远低于4bar的吸排气压差的情况下也可实现快速推动活塞3的动作，进而使得在开机时，第一电磁阀SV1和第四电磁阀SV4关闭，第二电磁阀SV2和第三电磁阀SV3打开时，活塞3和滑阀5不做停留，可由25%状态快速调整到位至100%状态即满载状态。在停机时，第二电磁阀SV2和第三电磁阀SV3关闭，第一电磁阀SV1和第四电磁阀SV4打开时，润滑油不再流入第一腔21，部分润滑油经第一电磁阀SV1流至第二腔22中，推动活塞3快速向左侧移动。第一腔21内留存的润滑油的压力与第二腔22内的润滑油的压力在活塞3/滑阀5的25%位置状态达到平衡，以保证了下次开机时，是在活塞3/滑阀5的25%位置状态下开机。开机时，活塞3/滑阀5处于25%位置状态下相比于其它状态可降低启动电流，减小能耗。

本实施例中，压缩机13开机启动时，滑阀5/活塞3处于25%的状态位置，使得启动电流最小，能耗最小。初始的预设频率为A，A≤50Hz，本实施例中，A选用40Hz。开机时，第一电磁阀SV1和第四电磁阀SV4关闭，第二电磁阀SV2和第三电磁阀SV3打开时，活塞3和滑阀5不做停留，由25%状态快速调整到位至100%状态即满载状态。

开机过程中检测是否达到目标水温，若达到目标水温时，压缩机13停机，第二电磁阀SV2和第三电磁阀SV3关闭，第一电磁阀SV1和第四电磁阀SV4打开时，润滑油不再流入第一腔21，部分润滑油经第一电磁阀SV1流至第二腔22中，第一腔21内留存的润滑油的压力与第二腔22内的润滑油的压力在活塞3/滑阀5的25%位置状态达到平衡，以降低再次开机启动时的启动电流，减小能耗。

开机过程中，当检测到未达到目标水温时，通过PID算法检测是否需求减载。当需求减载时，活塞3的位置状态保持100%位置状态（满载状态）不变，根据水温的变化调节降低频率的变化，并实时检测是否达到目标水温，根据实时的水温通过PID算法循环控制后续的压缩机13的运行状态直至压缩机13停机。

开机过程中，检测到未达到目标水温时，通过PID算法检测是否需要减载，当部不求减载时，通过PID算法检测是否需求加载，当需求加载时，活塞3的位置保持100%位置状态即满载状态不变，升高压缩机13频率，实时检测是否达到目标水温，根据实时的水温通过PID算法循环控制后续的压缩机13的运行状态直至压缩机13停机。

开机过程中，检测到未达到目标水温时，通过PID算法检测是否需求减载，当不需求减载时，通过PID算法检测是否需求加载，当不需求加载时，活塞3的位置状态保持100%位置状态即满载状态不变，压缩机13频率不变，实时检测目标水温，根据实时的水温通过PID算法循环执行控制后续的压缩机13的运行状态，直至压缩机13停机。

本发明实施例中，只有在开机阶段使得滑阀5动作，由于活塞缸2内没有弹簧12的设置，滑阀5由25%位置状态快速调整到100%位置状态即满载状态，提高了滑阀5的响应速度。在PID调节加载或减载过程中，在达到相同制冷量时，滑阀5保持100%位置状态不变，仅调节频率，可使得能耗最低，能效最高。而相关的方案中，滑阀5改变位置状态参与加载和减载的调节，会增加能耗，不利于节能。同时，相关方案中，当达到停机水温时，频率保持不变，滑阀5的位置状态逐步由100%→75%→50%→25%变化，虽然扩展了使用的制冷量调节范围，但是能效降低，耗能增加，且机组稳定性存在风险。

在一些实施例中，空调机组中可设置有多个压缩机13，开机状态下，活塞3的位置始终保持满载状态，当需要压缩机13降频或升频时以调节水温时，滑阀5和活塞3始终保持100%位置状态即满载位置状态不变，采用根据PID算法多个压缩机13同时降频率或升频率来调节加载和减载需求。相比于相关方案中的先对多压缩机13机组中的一台压缩机13减频率，而后停机，当水温满足预设的调节水温时，再对另外的压缩机13停机，本发明实施例可始终保持滑阀5和活塞3始终100%位置状态不变，从而使得能效更高，能耗更少。

在本实施例中，润滑油的油路的循环还包括：压缩机13的排气口25排出的制冷剂进入到油分离器14，从而将润滑油和制冷剂分离，分离后的润滑油经过滤器16和电磁阀10后由吸气口24流入压缩机13中。同时在制冷或制热的循环过程中，冷凝器8连接有流路以将流至冷凝器8中的润滑油导流至电磁阀10进而导流至引射器9的其中一进口端，蒸发器7连接有流路以将流至蒸发器7中的润滑油导流至过滤器16进而导流至引射器9的其中另一进口端，由引射器9的同一出口端流至压缩机13的吸气口24。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种空调机组，其特征在于，包括：

压缩机，其内部包括：

油槽，其内储存有润滑油；

活塞缸，其内设置有活塞，通过所述活塞在所述活塞缸中的位置状态用于控制制冷气体的排气量，所述活塞将所述活塞缸分为第一腔和第二腔；

第一管路，连通所述油槽和所述第一腔，所述第一管路上设置有第三电磁阀；

第二管路，连接于所述第三电磁阀的进油端和所述第二腔之间，所述第二管路上设置有第一电磁阀；

第三管路，连接于所述第一电磁阀的出油端和所述压缩机的吸风口之间，所述第三管路上设置有第二电磁阀；

第四管路，连接于所述第三电磁阀的出油端和所述压缩机的吸风口之间，所述第四管路上设置有第四电磁阀；

所述压缩机开机时，所述第一电磁阀和所述第四电磁阀关闭，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀打开，以使所述活塞保持在满载位置；

开机过程中，当目标水温未达到时，检测是否需求减载，当需要减载时，所述活塞的位置状态保持满载状态，降低所述压缩机频率，实时检测是否达到目标水温；

所述压缩机停机时，所述第一电磁阀和所述第四电磁阀打开，所述第二电磁阀和所述第三电磁阀关闭。

2.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述压缩机停机时，所述活塞由满载状态的位置移动至25%状态的位置；所述压缩机开机时，所述活塞由25%状态的位置移动至满载状态的位置。

3.根据权利要求2所述的空调机组，其特征在于，当不需求减载时，检测是否需求加载，当需求加载时，所述活塞的位置状态保持满载状态，升高所述压缩机频率，实时检测是否达到目标水温。

4.根据权利要求2所述的空调机组，其特征在于，当不需求加载时，所述活塞的位置状态保持满载状态，所述压缩机的频率保持不变，实时检测是否达到目标水温。

5.根据权利要求2所述的空调机组，其特征在于，当目标水温达到时，所述压缩机停机。

6.根据权利要求2所述的空调机组，其特征在于，所述空调机组中设置有多个压缩机时，开机状态下，所述活塞的位置状态始终保持满载状态，多个所述压缩机根据PID算法同时升频或降频。

7.根据权利要求2所述的空调机组，其特征在于，还包括连杆，所述连杆一端连接所述活塞，另一端连接有滑阀，所述滑阀配合连接有螺杆，所述滑阀在所述螺杆的长度方向上往复移动。

8.根据权利要求7所述的空调机组，其特征在于，所述活塞与所述滑阀间未设置弹簧，以提高所述活塞由满载状态的位置移动至25%状态的位置的相应速度。

9.根据权利要求1所述的空调机组，其特征在于，所述第三电磁阀和所述油槽之间的所述第一管路上设置有用于节流的毛细管。