CN201606211U - 间接活塞式制冷压缩机及空调 - Google Patents

Abstract

一种间接活塞式制冷压缩机及空调，间接活塞式制冷压缩机包括压缩缸体、上压缩缸、下压缩缸、排气单向阀、进气单向阀、压缩缸活塞、动力缸体、上动力缸、下动力缸、动力缸活塞、活塞连杆；上下压缩缸都设有具有单向进气的单向阀和具有单向排气的单向阀；上动力缸设在相对下压缩缸的下端，上动力缸与下压缩缸设在活塞连杆上密封配合且设有进液口，下动力缸设有进液口，压缩缸活塞设在上压缩缸、下压缩缸、压缩缸体密封形成的空腔内，动力缸活塞设在下动力缸、上动力缸、动力缸体、下动力缸密封形成的空腔内，活塞连杆的两端分别与压缩缸活塞及动力缸活塞固定连接。这样的设计使得产品结构紧凑，减少能量传递环节，从而降低能耗。

Description

间接活塞式制冷压缩机及空调

技术领域

本实用新型涉及一种应用在空调上的压缩机，本实用新型另外还涉及一种使用该压缩机的空调。

背景技术

现有空调大部分是采用压缩式风冷或水冷，其核心能耗在压缩机上。压缩机不管是活塞式还是涡轮式，都要求其压缩动力部件高速运转，由于制冷剂液化需要很高的压力，压缩机内的动力部件不但要高速运动，而且还还需要有很好的气密性。对于气体的密封，在很高的压力下如1.7Mpa左右，由于要保证可靠密封，从而导致密封摩擦很剧烈，压缩动力部件不但要压缩制冷剂气体做功，更必须克服摩擦做功。在较小的空调中，电功率所产生的动力是很有限的，这就相应的限制了压缩气缸的容积，有效功率和摩擦功率的比例就显得很小了，效率也就大大降低了，从而导致空调在工作时压缩机发烫，而大的空调比小的空调能耗比高。压缩机温度越高，制冷剂气体的液化压力就越大，从而更进一步降低了空调能效。

传统的制冷系统中大的制冷系统的能效比大大高于小的制冷系统。而压缩缸的大小直接正比于制冷系统功率的大小，也就是在传统的制冷压缩装置中无法实现小的动力推动大的压缩缸，也就不可能实现小的制冷系统拥有大的制冷系统的高能效。

实用新型内容

本实用新型涉及一种使用液压间接推动制冷压缩缸取代直接将制冷剂压缩的间接活塞式制冷压缩机，解决目前压缩机的动力部件高速运动摩擦导致有效功率和摩擦功率的比例很小，使得整体效率降低的问题。

本实用新型的另一个目的是提供使用该间接活塞式制冷压缩机的空调，解决目前必须使用大动力推动大压缩缸才能拥有较大的能效比的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术效果是：

间接活塞式制冷压缩机，包括压缩缸体、上压缩缸、排气单向阀、进气单向阀、下压缩缸、上动力缸、动力缸体、下动力缸、压缩缸活塞、动力缸活塞、活塞连杆；上压缩缸密封在压缩缸体的端头且设有具有进气单向阀的进气口和具有排气单向阀的排气口，下压缩缸密封在压缩缸体的另一端且设有具有进气单向阀的进气口和具有排气单向阀的排气口，上动力缸设在下压缩缸的下端且它们之间由同一块隔离板隔开，该上动力缸与下压缩缸密封配合且设有进液口，下动力缸密封在动力缸体的另一侧，且设有进液口，压缩缸活塞设在上压缩缸、下压缩缸、压缩缸体密封形成的空腔内，动力缸活塞设在下压缩缸、上动力缸、动力缸体、下动力缸密封形成的空腔内，活塞连杆的两端分别与压缩缸活塞及动力缸活塞固定连接。

上述动力缸活塞与压缩缸活塞的运动行程相同。

空调，包括冷凝器、冷凝风扇、系统控制器、蒸发器、制冷风扇、动力缸液压管、液压换向阀、动力液压泵、液压剂存储器、间接活塞式制冷压缩机；上压缩缸及下压缩缸的进气单向阀连通蒸发器，上压缩缸及下压缩缸的排气单向阀连通冷凝器，动力缸液压管一端连通上动力缸进液口，另一端连接液压换向阀，另一动力缸液压管一端连通下动力缸进液口，另一端连接液压换向阀，液压换向阀分别再与动力液压泵、系统控制器连接，动力液压泵再与液压剂存储器直接连接。

本实用新型的有益效果是：

1.由于采用液压间接推动制冷压缩缸取代直接推动制冷压缩缸将制冷剂压缩，从而让制冷剂压缩动力部件以很慢的速度运动，加大缸体容积，使压缩机工作时最大限度的将机械能转化为有用的压缩气体制冷剂的能量。在使用小动力推动大气缸时使用了液压作为动力，由于液体是不可压缩的，它的分子大于气体分子，密封的要求不高，摩擦及损耗很小，一般液压泵的能量转换效率可以做到80％以上，这比普通气体压缩机的效率不超过10％要高出许多。

2.本系统压缩动力来源于动力缸的液压，液压由液压泵推动，这样保证很小的动力系统能够推动高效率的大压缩缸，再者，液压泵的效率远高于气压泵的效率，从而保证制冷系统的整体效率的极大提高。

3.本压缩机动力传递系统设计为共轴活塞。本系统中的动力缸和制冷压缩港的活塞是联在同一个活塞杆上的，这样在系统工作时除活塞与缸壁的摩擦有能量损耗外，基本无能量传递损耗。

4.制冷剂压缩缸共用活塞和两缸互补推挽工作模式。这样的设计不但提高了压缩缸的体积利用率，同时有效利用吸气压力为排气压缩做功。这样吸排气压力通过共用活塞相互抵消，实际的动力就只需要克服压力差做功而无需用最大压力对制冷剂压缩做功，从而大大降低系统能耗。

5.不同的制冷量的系统和制冷温度不再固定不变，在一定范围内无需更改系统配置，只需改变液压驱马达的转速即可轻松改变系统制冷量。比如，在系统的主要配置保证不变的情况下，只需改变液压马达的驱动电压或频率，使之转速发生改变，即可改变系统制冷量和制冷极限温度。

6.本系统高效节能，系统稳定，设计新颖结构简单，可扩展能力强，可轻松实现不同制冷量和不同制冷温度正常工作而无需更改系统部件，可实现大系统和小系统的完美兼容。

附图说明

图1是压缩机的结构剖视图；

图2是空调的结构示意图；

图中1.冷凝器，2.冷凝风扇，3.排气单向阀A，4.排气单向阀B，5.压缩活塞缸，6.上压缩缸，61.上压缩缸进气口，62.上压缩缸排气口，7.下压缩缸，71.下压缩缸进气口，72.下压缩缸排气口，9.动力缸活塞，10.下动力缸，101.下动力缸进液口，11.进气单向阀A，12.进气单向阀B，13.上动力缸液压管，14.下动力缸液压管，15.系统控制器，16.液压换向阀，17.动力液压泵，18.液压剂存储器，19.蒸发器，20.制冷风扇，21.毛细管，22.活塞连杆，23.压缩缸体，24.动力缸体，25.活塞式制冷压缩机。

具体实施方式

请参考图1，该活塞式制冷压缩机25包括一个压缩缸体23、一个上压缩缸6、一个排气单向阀A3、一个排气单向阀B4、一个进气单向阀A11、一个进气单向阀B12、一个下压缩缸7、一个与下动力缸形状相同的上动力缸、一个动力缸体24、一个下动力缸10、一个压缩缸活塞5、一个动力缸活塞9、一个活塞连杆22；上压缩缸6密封在压缩缸体23的端头保持不漏气，在其上加工有一个具有进气单向阀A11的上压缩缸进气口61和一个具有排气单向阀A3的上压缩缸排气口62，下压缩缸7密封在压缩缸体23的另一端保持不漏气，在其上加工有一个具有进气单向阀B12的下压缩缸进气口71和一个具有排气单向阀B4的下压缩缸排气口42，上动力缸如同下压缩缸7一样密封在压缩缸体23的另一端且设在相对下压缩缸7的上端，该上动力缸与下压缩缸7密封配合既不漏气也不漏液态制冷剂并且设有一个与下动力缸进液口相同的上动力缸进液口，下动力缸10密封在动力缸体24的另一侧保持不漏液态制冷剂，且设有一个下动力缸进液口101，压缩缸活塞5设在上压缩缸6、下压缩缸7、压缩缸体23密封形成的空腔内并且能在该空间内反复运动，动力缸活塞9设在下压缩缸7、上动力缸、动力缸体24、下动力缸10密封形成的空腔内并且能在该空间内反复运动，活塞连杆22的两端分别与压缩缸活塞5及动力缸活塞9固定连接，这样当压缩缸活塞5或者动力缸活塞9运动时可带动另一端的活塞运动，压缩缸活塞5与动力缸活塞9的运动行程相同这样使得当压缩缸的压缩动作完成时吸气动作也相应的完成了。

请参考图2.该空调包括一个冷凝器1、一个冷凝风扇2、一个系统控制器15、一个蒸发器19、一个制冷风扇20、上动力缸液压管13、下动力缸液压管14、一个液压换向阀16、一个动力液压泵17、一个液压剂存储器18、一个活塞式制冷压缩机25；上压缩缸6及下压缩缸7的进气单向阀A11及进气单向阀B12连通蒸发器19，上压缩缸6及下压缩缸7的排气单向阀A3及排气单向阀B4连通冷凝器1，上动力缸液压管13一端连通上动力缸进液口，另一端连接液压换向阀16，下动力缸液压管14一端连通下动力缸进液口101，另一端连接液压换向阀16，上述两个动力缸液压管连通液压换向阀16后在连通动力液压泵17再连通液压剂存储器18，液压换向阀16另外再直接与液压剂存储器18、系统控制器15连接。

本实用新型的工作原理是：

本产品的制冷剂压缩和液压动力传递是在制冷剂上压缩缸6、下压缩缸7和液压上动力缸和下动力缸10中完成的。当液压剂通过上动力缸液压管A13进入液压上动力缸时，液压下动力缸10中的液压剂通过动力缸液压管14流到液压换向阀16的回油管回到液压剂存储器18中。在液压上动力缸中，液压剂推动动力缸活塞9向下运动，压缩缸活塞5在活塞连杆22的拉动下也向下运动；此时上压缩缸6的气压降低，下压缩缸7气压升高，此时排气单向阀B4，进气单向阀A11开启，排气单向阀A3，进气单向阀B12关闭，这样上压缩缸6为吸气缸，下压缩缸7为压缩缸，制冷剂气体从进气单向阀A11吸入，从排气单向阀B4压缩排出。由于上、下动力缸和上、下压缩缸的长度相同，两活塞的行程也是相同的，这样在压缩缸的压缩完成时吸气缸的吸气动作也完成了。当系统控制器15检测到动力缸活塞9下行到位后，启动液压换向阀16让液压剂通过下动力缸液压管14进入下动力缸10，而上动力缸中的液压剂则通过上动力缸液压管13流出经液压换向阀16返回液压剂存储器18中。这时动力缸活塞9向上移动，通过活塞连杆22推动压缩缸活塞5上行，这时排气单向阀B4，进气单向阀A11因压差而关闭，而排气单向阀A3，进气单向阀B12开启；这时上压缩缸6压缩制冷剂，而下压缩缸7为吸入缸。当系统控制器15检测到动力缸活塞到位后启动液压单向阀16改变液压剂流向，进入下一个工作循环。动力和压缩系统通过以上循环将低压制冷剂气体压缩为高压制冷剂气体，流向冷凝器1，在冷凝风扇2的空气循环作用下将热量排出，制冷剂由气体变为液体。当液态制冷剂流到毛细管21时，应膨胀压力减小，液态制冷剂在蒸发器19中气化吸热，并通过制冷风扇20与环境空气进行热交换，完成制冷过程。

本实用新型与普通空调的能量利用率相比如下：

普通空调的能量利用率：实际制冷量所需要的对制冷剂压缩所需要的功率与输入输入电功率之比以一匹的空调为例其能量利用率为：

1.制冷量为2400W

2.输入电功率735W

3.每分钟制冷做功2400×60＝144000J＝144KJ

4.以R134为例所需要的制冷剂量(饱和温度60度  密度1.051KG/L  高压1.71Mpa低压0.45Mpa潜热135KJ/Kg)144/135＝1.066Kg

5.需要压缩的气态制冷剂体积(1.066/1.05)×(1.71/0.45)＝1.016×3.8＝3.8608L

6.所需要的压缩功(活塞压缩理状态摩擦不计缸截面积100cm缸行程3.8/1＝3.8dm)

100×[(1.71+0.45)/2]×10×9.8×(3.8/10)＝100×1.08×98×0.38＝4021.92J

7.实际有用压缩功率4021.92/60＝67W

8.风扇和控制器所耗功率30×2+20＝80W

普通空调的实际能量利用率(80+67)/735＝20％

本实用新型的空调的能量利用率：同样是以一匹的空调而液压泵用150W 2Mpa 4-5L/Min其能量利用率为：

1.制冷量为2400W

2.输入电功率150+80＝230W(4-5L/Min 2Mpa泵功率150W风扇和控制器80W)

3.每分钟制冷做功2400×60＝144000J＝144KJ

4.以R134为例所需要的制冷剂量(饱和温度60度密度1.051KG/L  高压1.71Mpa低压0.45Mpa潜热135KJ/Kg)144/135＝1.066Kg

5.需要压缩的气态制冷剂体积(1.066/1.05)×(1.71/0.45)＝1.016×3.8＝3.8608L

6.所需要的压缩功(活塞压缩理状态摩擦不计缸截面积100cm  缸行程3.8/1＝3.8dm)

7.100×[(1.71+0.45)/2]×10×9.8×(3.8/10)＝100×1.08×98×0.38＝4021.92J

8.实际有用压缩功率4021.92/60＝67W

9.压缩机实际所需做功3.8/4.5×150/60＝50.67×150/60＝126.7W

10.本设计的空调能量利用率(80+67)/(126.7+80)＝147/206.7＝71.1％

11.一匹空调比传统空调节能率为71.1％/20％＝355％只需要206.7W。

Claims (3)

1.间接活塞式制冷压缩机，其特征在于：包括压缩缸体、上压缩缸、排气单向阀、进气单向阀、下压缩缸、上动力缸、动力缸体、下动力缸、压缩缸活塞、动力缸活塞、活塞连杆；上压缩缸密封在压缩缸体的顶端且设有具有进气单向阀的进气口和具有排气单向阀的排气口，下压缩缸密封在压缩缸体的另一端且设有具有进气单向阀的进气口和具有排气单向阀的排气口，上动力缸设在下压缩缸的下端且它们之间由同一块隔离板隔开，该上动力缸与下压缩缸密封配合且设有进液口，下动力缸密封在动力缸体的另一侧且设有进液口，压缩缸活塞设在上压缩缸、下压缩缸、压缩缸体密封形成的空腔内，动力缸活塞设在下压缩缸、上动力缸、动力缸体、下动力缸密封形成的空腔内，活塞连杆的两端分别与压缩缸活塞及动力缸活塞固定连接。

2.依据权利要求1所述的间接活塞式制冷压缩机，其特征在于：上述动力缸活塞与压缩缸活塞的运动行程及长度相同。

3.空调，包括冷凝器、冷凝风扇、系统控制器、蒸发器、制冷风扇、其特征在于：还包括动力缸液压管、液压换向阀、动力液压泵、液压剂存储器、活塞式制冷压缩机；上压缩缸及下压缩缸的进气单向阀连通蒸发器，上压缩缸及下压缩缸的排气单向阀连通冷凝器，动力缸液压管一端连通上动力缸进液口，另一端连接液压换向阀，另一动力缸液压管一端连通下动力缸进液口，另一端连接液压换向阀，液压换向阀分别再与动力液压泵、系统控制器连接，动力液压泵再与液压剂存储器直接连接。

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