CN205102448U - 压缩机及制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压缩机及制冷系统，其中，压缩机包括具有分别与蒸发器的出口连通的制冷剂吸入口和与冷凝器的入口连通的制冷剂排出口的压缩器，压缩器包括沿着制冷剂流动方向压级由低到高设置的至少两个压缩单元，每个压缩单元的压缩腔分别设有补气入口，各个补气入口能够接收来自蒸发器和冷凝器之间的制冷剂。通过在压级依次由低到高设置的至少两个压缩单元的压缩腔上分别设置补气入口，制冷剂能够通过相应的补气入口选择性地进入各个压缩单元的压缩腔，从而增大了进入各个压缩单元的制冷剂流量，继而增大压缩机的排气量，提高了经过冷凝器的制冷剂流量，降低压缩机的排气温度，保证压缩机安全运行。

Description

压缩机及制冷系统

技术领域

本实用新型涉及空调技术领域，尤其涉及一种压缩机及制冷系统。

背景技术

在普通的热泵或空调系统中，随着环境温度的降低，蒸发温度降低，在冷凝温度或冷凝压力不变的情况下，压缩机排气与吸气压缩比增大，超出了普通压缩系统正常运行的临界值，压缩机效率和可靠性将急速降低。此外在低温环境下工作时，系统蒸发温度降低，压缩机吸气比容增大，输气系数减小，导致制热量减少，系统制热性能系数下降。

现有技术通常是在压缩机中增加气体补气回路，将系统中处于吸气压力和排气压力之间的中间压力气体补入压缩机压缩单元的工作腔中，以此提高系统容量和效率。随工况吸排气压力变化，最优补气压力也会随之改变，现有的单一补气回路不仅补气量受到限制，而且无法克服实际运行工况偏离设计工况时带来的补气效果下降的问题，因此需要进一步的改进。

实用新型内容

为克服以上技术缺陷，本实用新型解决的技术问题是提供一种压缩机及制冷系统，能够增大压缩机的排气量并降低排气温度。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种压缩机，包括具有分别与蒸发器的出口连通的制冷剂吸入口和与冷凝器的入口连通的制冷剂排出口的压缩器，压缩器包括沿着制冷剂流动方向压级由低到高设置的至少两个压缩单元，每个压缩单元的压缩腔分别设有补气入口，各个补气入口能够接收来自蒸发器和冷凝器之间的制冷剂，制冷剂能够选择性地进入各个压缩单元的压缩腔，以增大通过冷凝剂排出口并流向冷凝器的制冷剂流量。

进一步地，至少两个压缩单元包括低压级的转子式压缩机和高压级的涡旋式压缩机。

本实用新型还提供了一种制冷系统，其包括冷凝器、蒸发器以及上述的压缩机，冷凝器和蒸发器之间的管路上设有与各个补气入口连通的分路，用于将管路中的制冷剂引入各个补气入口,在各个分路上设有相应的通断阀，用于分别控制制冷剂进入各个压缩单元的压缩腔。

进一步地，制冷系统还包括节流器和闪蒸器，闪蒸器的进液口通过节流器与冷凝器的出口相通，闪蒸器的出液口与蒸发器的入口相通，闪蒸器的蒸汽出口与分路相通，使得由闪蒸器生成的蒸汽能够分别进入各个压缩单元的压缩腔。

进一步地，闪蒸器包括沿着制冷剂流动方向串联且与各个压缩单元分别对应设置的子闪蒸器，沿着制冷剂流动方向从上游自下游设置的子闪蒸器的各个蒸汽出口与压级由高到低设置的至少两个压缩单元的各个补气入口分别依次对应地相通。

进一步地，制冷系统还包括控制机构和检测机构，检测机构能够检测各个压缩单元的排气压力并反馈给控制机构，控制机构控制通断阀的通断以将制冷剂选择性地送入各个压缩单元的压缩腔。

由此，基于上述技术方案，本实用新型提供了一种压缩机及制冷系统通过在压级依次由低到高设置的至少两个压缩单元的压缩腔上分别设置补气入口，制冷剂能够通过相应的补气入口选择性地进入各个压缩单元的压缩腔，从而增大了进入各个压缩单元的制冷剂流量，从而增大压缩机的排气量，提高了经过冷凝器的制冷剂流量；由于蒸发器和冷凝器之间的制冷剂未经过蒸发器的热交换，其温度较经过蒸发器而进入压缩机的制冷剂的温度低，从而可以降低压缩机的排气温度，保证压缩机安全运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型压缩机纵向剖面结构示意图图；

图2为本实用新型制冷系统第一实施例的部件连接示意图；

图3为本实用新型制冷系统第二实施例的部件连接示意图；

图4为本实用新型制冷系统第二实施例的热力学循环过程示意图

附图标记说明：

1-压缩机；2-转子式压缩机；3-涡旋式压缩机；4-冷凝器；5-第一节流阀；6-第一闪蒸器；7-第二节流阀；8-第二闪蒸器；9-节流阀；10-蒸发器；11-第一通断阀；12-第二通断阀；13-制冷剂吸入口；14-第一补气入口；15-第二补气入口；16-转子式压缩机排气口；17-下法兰；18-汽缸；19-活塞；20-上法兰；21-曲轴；21A-曲轴第一偏心部；21B-曲轴第二偏心部；22-电机转子；23-电机定子；24-壳体；25-低压压缩腔；26-上支架；27-动涡旋盘；28-静涡旋盘；29-隔板；30-密封部件；31-高压级压缩单元排气腔；32-供油机构；33-高压级压缩单元排气口；34-制冷剂排出口；35-高压压缩腔；36-高压级压缩单元补气流通通道。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型的具体实施方式是为了便于对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所述的本实用新型的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型保护范围的限制。

由于现有的压缩机的单一补气回路不仅补气量受到限制，而且无法克服实际运行工况偏离设计工况时带来的补气效果下降的问题，本实用新型提供了一种压缩机及制冷系统，通过在压级依次由低到高设置的至少两个压缩单元的压缩腔上分别设置补气入口，制冷剂能够通过相应的补气入口选择性地进入各个压缩单元的压缩腔，从而增大了进入各个压缩单元的制冷剂流量，从而增大压缩机的排气量，提高了经过冷凝器的制冷剂流量；由于蒸发器和冷凝器之间的制冷剂未经过蒸发器的热交换，其温度较经过蒸发器而进入压缩机的制冷剂的温度低，从而可以降低压缩机的排气温度，保证压缩机安全运行。

在本实用新型压缩机的一个示意性的实施例中，结合图1和图2所示，压缩机1包括具有分别与蒸发器10的出口连通的制冷剂吸入口13和与冷凝器4的入口连通的制冷剂排出口34的压缩器，压缩器包括沿着制冷剂流动方向压级由低到高设置的低压级的转子式压缩机2和高压级的涡旋式压缩机3的至少两个压缩单元，每个压缩单元的压缩腔分别设有补气入口，如图1所示，高压级的涡旋式压缩机3的高压压缩腔35设有第一补气入口14，低压级的转子式压缩机2的低压压缩腔25设有第二补气入口15，各个补气入口能够接收来自蒸发器10和冷凝器4之间的制冷剂，制冷剂能够选择性地进入各个压缩单元的压缩腔，以增大通过冷凝剂排出口并流向冷凝器的制冷剂流量。

在该示意性的实施例中，通过在压级依次由低到高设置的至少两个压缩单元的压缩腔上分别设置补气入口，即转子式压缩机2的低压压缩腔25的第二补气入口15和涡旋式压缩机3的高压压缩腔35的第一补气入口14，如图1所示，第一补气入口14通过设置在高压级的涡旋压缩机3的静涡旋盘28内的密闭通道36，与涡旋压缩机3的中间的高压压缩腔35连通，来自蒸发器10和冷凝器4之间的制冷剂能够选择性地通过第二补气入口15进入转子式压缩机2的低压压缩腔25，或通过第一补气入口14进入涡旋式压缩机3的高压压缩腔35，当然也可以同时进入低压压缩腔25和高压压缩腔35，从补气入口额外进入的制冷剂增大了进入的压缩单元的制冷剂流量，从而增大压缩机的排气量，提高了经过冷凝器4的制冷剂流量，提高冷凝器4的制热量；由于蒸发器10和冷凝器4之间的制冷剂未经过蒸发器4的热交换，其温度较经过蒸发器4而进入压缩机的制冷剂的温度低，从而可以降低压缩机的排气温度，保证压缩机安全运行。

需要说明的是，该示意性的实施例中的至少两个压缩单元包括两个压缩单元是为了便于说明压缩机的结构，至少两个压缩单元还可以为多个压级依次由低到高设置的压缩单元。其中，选用低压级的转子式压缩机2和高压级的涡旋式压缩机3作为两级压缩单元可充分利用转子式压缩机结构简单和涡旋式压缩机高性能的优势，相比于普通两级压缩机具有结构紧凑、可靠性好和压缩性能高的优点。如图1所示，经过蒸发器10的制冷剂首先通过制冷剂吸入口13进入低压级的转子压缩机2，经过压缩后排放到密闭的壳体24内的低压压缩腔25，经过低压级的转子压缩机2压缩后的制冷剂被高压级的涡旋式压缩机3吸入，并经过压缩后排出到高压压缩腔35，之后通过制冷剂排出口34排出压缩机1进入冷凝器4。高压压缩腔35与低压压缩腔25之间通过隔板29及密封部件30隔开。

本实用新型还相应地提供了一种制冷系统，如图3和图4所示，制冷系统包括冷凝器4、蒸发器10以及上述实施例的压缩机1，冷凝器4和蒸发器10之间的管路上设有与第一补气入口14和第二补气入口15相通的分路，用于将管路中的制冷剂引入各个所述补气入口，在与第一补气入口14相通的分路上设有第一通断阀11，在与第二补气入口15相通的分路上设有第二通断阀12，用于分别控制制冷剂进入高压压缩腔35和低压压缩腔25的通断，制冷剂能够通过第一通断阀11和第一补气入口14进入高压压缩腔35，也能够通过第二通断阀12和第二补气入口15进入低压压缩腔25，一方面，从补气入口额外进入的制冷剂增大了进入的压缩单元的制冷剂流量，从而增大压缩机的排气量，提高了经过冷凝器4的制冷剂流量，提高冷凝器4的制热量；另一方面，由于蒸发器10和冷凝器4之间的制冷剂未经过蒸发器4的热交换，其温度较经过蒸发器4而进入压缩机的制冷剂的温度低，从而可以降低压缩机的排气温度，保证压缩机安全运行。在制冷或压比较小的工况，可以选择性地关闭第一通断阀11或第二通断阀12或同时关闭两个通断阀，从而保证在轻负荷及制冷工况下压缩机具有拥有较高能效。

作为本实用新型制冷系统的第一优选实施例，结合图1和图3所示，制冷系统还包括节流器和闪蒸器，节流器包括第一节流阀5，闪蒸器包括第一闪蒸器6，第一闪蒸器6的进液口通过第一节流阀5与冷凝器4的出口相通，第一闪蒸器6的出液口通过设置节流阀9与蒸发器10的入口相通，第一闪蒸器6的蒸汽出口分成两路分别连接与第一补气入口14和第二补气入口15相通的分路，使得由第一闪蒸器6生成的蒸汽能够分别进入低压压缩腔25或高压压缩腔35，在不提高系统成本的情况下，取得较好的制热能力及性能。如图2所示，从冷凝器4出来的液态制冷剂经过第一节流阀5节流后后变成气液混合状态的制冷剂进入闪蒸器6，蒸发出来的比排气压力低的饱和蒸气可根据运行工况选择通过第一补气入口14补充到涡旋压缩机3的高压压缩腔35内，或者通过第二补气入口15补充到转子压缩机2的低压压缩腔25内。由于进入补气入口的是饱和蒸气，其温度较压缩机压缩腔内制冷剂温度更低，从而可以降低压缩机的排气温度，保证压缩机安全运行。此外，在特别恶劣的工况下，第一补气入口14也可补入经过节流的液态制冷剂，而第二补气回路15仍补入饱和蒸气，这样可在提升制热量的同时，更有效的降低排气温度，确保压缩机可靠运行。

作为本实用新型制冷系统的第二优选实施例，闪蒸器包括沿着制冷剂流动方向串联且与各个压缩单元分别对应设置的子闪蒸器，沿着制冷剂流动方向从上游自下游设置的子闪蒸器的各个蒸汽出口与压级由高到低设置的至少两个压缩单元的各个补气入口分别依次对应地相通，如图4所示，与上述第一优选实施例不同的是，子闪蒸器包括位于上游的第一闪蒸器6和位于下游的第二闪蒸器8，节流器包括分别设置在第一闪蒸器6和第二闪蒸器8的进液口之前的第一节流阀5和第二节流阀7，第一闪蒸器6和第二闪蒸器8呈串联连接，第一闪蒸器6的蒸汽出口通过第一通断阀11与第一补气入口14相通，第二闪蒸器8的蒸汽出口通过第二通断阀12与第二补气入口15相通，从系统冷凝器4出来的液态制冷剂，经过第一节流阀5第一次节流后进入第一闪蒸器6，蒸发出来的比排气压力低的饱和蒸气通过第一补气入口14补充到涡旋压缩机3的高压压缩腔35内。第一级闪蒸器6内的液态制冷剂经过第二节流阀7第二次节流后进入第二级闪蒸器8，蒸发出来的压力更低的饱和蒸气通过第二补气入口15补充到转子压缩机2的低压压缩腔25内。经过两次补气，压缩机1的排气量增大，可以最大限度地提高经过冷凝器4的制冷剂流量，从而提高制热量。由于从第二补气入口15补充的制冷剂经过两次节流，相比与现有的补气系统，其补气温度更低，可以更好的冷却电机23，提升电机23的效率。

图4为第二优选实施例的压缩机的热力学循环过程，其中a-b段为转子压缩机2的压缩阶段，与k-l段第二补气入口15的蒸汽混合后进入涡旋压缩机3。c-d段为涡旋压缩机3的第一压缩所阶段，与h-i段第一补气入口14的气体混合后在涡旋压缩机3内继续压缩，即e-f段过程。f-g段为气态制冷剂进入冷凝器4放热成为液态制冷剂过程，而后经过节流进入第一级闪蒸器6，并分离出饱和蒸气和饱和液体，即g-h过程。分离出的饱和蒸气进入第一补气入口，而分离出的液态制冷剂在j-k阶段经过第二次节流进入第二级闪蒸器8，并分离出压力和温度更低的饱和蒸气和饱和液体。分离出的饱和蒸气进入第二补气入口15，而分离出的液态制冷剂在m-n阶段经节流后进入蒸发器10蒸发为气态制冷剂，随后进入压缩机1内。

在上述制冷系统的实施例中，制冷系统还可以优选地包括控制机构和检测机构，检测机构能够检测各个压缩单元的排气压力并反馈给控制机构，控制机构控制通断阀的通断以将选择性地制冷剂送入各个压缩单元的压缩腔，通过设置检测机构和控制机构的配合来实现补气的自动化控制。

下面以第二实施例为例来说明第一通断阀11和第二通断阀12的控制过程如下：

当Pm<P₁时，由于排气与吸气压比较小，系统负荷低，此时可不补气，可通过第一通断阀11和第二通断阀12将第一补气入口14和第二补气入口15关闭。

当P₁<Pm<P₂时，将第二通断阀12打开，第一通断阀11关闭，通过第二补气入口15将制冷剂补充到低压压缩腔25内。

当Pm>P₂时，将第一通断阀11打开，第二通断阀12关闭，通过第一补气入口14将制冷剂补充到涡旋压缩机3的压缩腔35内。

其中，最优的补气压力Pm＝k*(Ps*Pd)^0.5，(k＝0.8～1.2)，k为排气压力指数。

而低压级转子压缩机2的排气压力(即低压压缩腔25内的压力)近似为：

P₁≈Ps*(Vs₂/Vs₁)^λ

其中，Vs₁、Vs₂分别为低压级和高压级压缩机吸气容积，λ为压缩指数。

高压级涡旋压缩机3补气位置的高压压缩腔35内压力近似为：

P₂≈P₁*(Vs₂/V₂)^λ。

其中，V₂为高压压缩腔35的容积。

由于补气位置可随工况吸排气压力的变化而改变，运用该控制方式可保证实际补气压力始终位于最优补气压力附近，因此压缩机1可在宽广的工况范围内均具有较高的补气效果和性能。

以上结合的实施例对于本实用新型的实施方式做出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。例如至少两个压缩单元还可以为多个压级依次由低到高设置的压缩单元，对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和实质精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、等效替换和变型仍落入在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种压缩机，包括具有分别与蒸发器(10)的出口连通的制冷剂吸入口(13)和与冷凝器(4)的入口连通的制冷剂排出口(34)的压缩器，其特征在于，所述压缩器包括沿着制冷剂流动方向压级由低到高设置的至少两个压缩单元，每个所述压缩单元的压缩腔分别设有补气入口，各个所述补气入口能够接收来自所述蒸发器和所述冷凝器之间的制冷剂，所述制冷剂能够选择性地进入各个所述压缩单元的压缩腔，以增大通过所述冷凝剂排出口并流向所述冷凝器(4)的制冷剂流量。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述至少两个压缩单元包括低压级的转子式压缩机(2)和高压级的涡旋式压缩机(3)。

3.一种制冷系统，其特征在于，包括冷凝器(4)、蒸发器(10)以及权利要求1或2所述的压缩机(1)，所述冷凝器(4)和所述蒸发器(10)之间的管路上设有与各个所述补气入口连通的分路，用于将所述管路中的制冷剂引入各个所述补气入口，在各个所述分路上设有相应的通断阀，用于分别控制所述制冷剂进入各个所述压缩单元的压缩腔的通断。

4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，还包括节流器和闪蒸器，所述闪蒸器的进液口通过所述节流器与所述冷凝器(4)的出口相通，所述闪蒸器的出液口与所述蒸发器(10)的入口相通，所述闪蒸器的蒸汽出口与所述分路相通，使得由所述闪蒸器生成的蒸汽能够分别进入各个所述压缩单元的压缩腔。

5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述闪蒸器包括沿着制冷剂流动方向串联且与各个所述压缩单元分别对应设置的子闪蒸器，沿着制冷剂流动方向从上游自下游设置的所述子闪蒸器的各个蒸汽出口与压级由高到低设置的所述至少两个压缩单元的各个补气入口分别依次对应地相通。

6.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，还包括控制机构和检测机构，所述检测机构能够检测各个所述压缩单元的排气压力并反馈给控制机构，所述控制机构控制所述通断阀的通断以将所述选择性地制冷剂送入各个所述压缩单元的压缩腔。