空调系统以及涡旋压缩机的制作方法

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种空调系统以及涡旋压缩机。

背景技术：

涡旋压缩机因其结构简单、体积小、重量轻、效率高等优点被广泛应用在普通制冷空调系统中。其中，动、静涡旋盘之间的密封性对压缩机的性能起到至关重要的作用，而密封性的主要影响因素为动、静涡旋盘间的密封背压力，背压力设计是否合理直接影响压缩机在不同工况下的性能。如果背压力设计过大，动、静涡旋盘间就会具有较大的贴合力，虽然保证了密封性，但动涡旋盘与静涡旋盘之间的平动就会产生较大的摩擦功耗，从而会降低压缩机的效率。如果背压力设计过小，动、静涡旋盘之间的密封力不足，导致动、静涡旋盘之间的压缩腔出现泄漏，致使制冷剂流量减少，功耗增加，从而降低了压缩机的效率。

依靠力平衡动、静涡旋盘之间压缩腔的轴向气体分离力可以采用动涡旋盘浮动的形式，即通过在动涡旋盘上开设背压孔，将压缩腔中的中压气体引至动涡旋盘的背部与高压气体共同作用产生背压力，多用于高压腔涡旋压缩机。动涡旋盘浮动密封形式还有吸气压力与排气压力组成的背压形式。

针对动涡旋盘浮动密封形式，现有技术中多采用中压与高压组合的背压形式，动涡旋盘上背压孔的位置是固定开设的，所以中压的连通压比是固定不变的。因此，合适的背压力只能针对一定的工况压比范围设计，这样，就会存在某些高负荷、高压比工况，密封背压力过大产生较大的摩擦功耗，而某些低压比、低负荷工况，密封背压力过小产生压缩机制冷剂的泄漏情况。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种空调系统、涡旋压缩机，旨在压缩机运行不同工况时实现背压力的自动调节，从而可以解决摩擦功耗导致的功率增加或泄漏导致制冷能力下降的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种空调系统，所述空调系统包括蒸发器、冷凝器、第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀以及具有吸气口、排气口和中压导气口的涡旋压缩机，其中，所述蒸发器的一端与所述吸气口连通、另一端分别与所述第一电子膨胀阀、第三电子膨胀阀连接，所述冷凝器的一端与所述排气口连通、另一端分别与所述第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀连接，所述中压导气口连通所述第二电子膨胀阀和第三电子膨胀阀；所述空调系统还包括分别对应设于所述吸气口、排气口和中压导气口处的三个压力传感器，以及根据所述三个压力传感器监测的信号值控制所述第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀开度的控制器。

优选地，所述空调系统还包括一端与所述中压导气口连通、另一端分别与所述第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀连接的稳压罐。

优选地，所述控制器用于获取所述吸气口处的吸气压力值、所述排气口处的排气压力值以及所述中压导气口处的导气压力值，根据所述吸气压力值和所述排气压力值，计算得到目标中压值，并根据所述目标中压值，控制所述第一电子膨胀阀正常工作，同时调节第二电子膨胀阀和/或第三电子膨胀阀的开度，直至所述中压导气口处的导气压力值达到目标中压值。

优选地，所述控制器进一步用于根据所述目标中压值，控制所述第一电子膨胀阀正常工作，调节第二电子膨胀阀和/或第三电子膨胀阀的开度，并实时获取所述中压导气口处的压力传感器反馈的导气压力值，在所述目标中压值与所述导气压力值的差值较大时，控制所述第三电子膨胀阀关闭，并增大所述第二电子膨胀阀的开度；在所述目标中压值与所述导气压力值的差值较小时，控制所述第二电子膨胀阀关闭或减小所述第二电子膨胀阀的开度，并减小所述第三电子膨胀阀的开度。

优选地，所述控制器还用于计算所述排气压力值和所述吸气压力值之间的压比值，在所述压比值满足预定范围时，获取对应所述压比值的目标中压值，并根据所述目标中压值，调节第二电子膨胀阀的开度，直至所述中压导气口处的导气压力值达到目标中压值。

优选地，所述控制器还用于在所述排气压力值和所述吸气压力值满足预定范围时，获取对应的目标中压值，并根据所述目标中压值，调节第二电子膨胀阀的开度，直至所述中压导气口处的导气压力值达到目标中压值。

为实现上述目的，本实用新型还提供一种涡旋压缩机，所述涡旋压缩机包括壳体以及设于所述壳体上的吸气口、排气口和中压导气口，所述吸气口与空调系统的蒸发器的一端连通，所述排气口与空调系统的冷凝器的一端连通，所述中压导气口用于连通所述蒸发器以及所述冷凝器的另一端。

本实用新型提供的空调系统，通过设置一端与吸气口连通、另一端分别与第一电子膨胀阀、第三电子膨胀阀连接的蒸发器，一端与排气口连通、另一端分别与第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀连接的冷凝器，分别对应设于所述吸气口、排气口和中压导气口处的三个压力传感器，以及根据所述三个压力传感器监测的信号值控制所述第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀开度的控制器。这样，本实用新型可以在压缩机运行不同工况时实现背压力的自动调节，从而可以解决摩擦功耗导致的功率增加或泄漏导致制冷能力下降的问题。

附图说明

图1为本实用新型空调系统一实施例的循环系统示意图；

图2为本实用新型涡旋压缩机的剖视图；

图3为本实用新型空调系统进行背压力调节第一实施例的流程示意图；

图4为图3中步骤控制器根据所述压力值对应控制第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和/或第三电子膨胀阀的开度，以对中压力的大小进行调节的第一实施例的细化流程示意图；

图5为图4中步骤根据所述目标中压值，控制所述第一电子膨胀阀正常工作，同时调节第二电子膨胀阀和/或第三电子膨胀阀的开度，直至所述中压导气口处的导气压力值达到目标中压值的细化流程示意图；

图6为图3中步骤控制器根据所述压力值对应控制第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和/或第三电子膨胀阀的开度，以对中压力的大小进行调节的第二实施例的细化流程示意图；

图7为本实用新型空调系统的涡旋压缩机根据不同的排、吸气压比范围划分不同运行工况的示意图；

图8为图3中步骤控制器根据所述压力值对应控制第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀和/或第三电子膨胀阀的开度，以对中压力的大小进行调节的第三实施例的细化流程示意图；

图9为本实用新型空调系统的涡旋压缩机根据固定冷凝压力、蒸发压力划分不同运行工况的示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种空调系统，通过利用三个压力传感器分别对吸气口、排气口和中压导气口的压力值进行检测，然后通过控制器以控制第一电子膨胀阀、第二电子膨胀阀、第三电子膨胀阀的开度，从而调节中压导气口处的中压值。因此，本实用新型可以在压缩机运行不同工况时实现背压力的自动调节，从而可以解决摩擦功耗导致的功率增加或泄漏导致制冷能力下降的问题。

参照图1，在一实施例中，所述空调系统100包括蒸发器1、冷凝器2、第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4、第三电子膨胀阀5、稳压罐6以及具有吸气口7、排气口8和中压导气口9的涡旋压缩机10。其中，所述蒸发器1的一端与所述吸气口7连通、另一端分别与所述第一电子膨胀阀3、第三电子膨胀阀5连接，所述冷凝器2的一端与所述排气口8连通、另一端分别与所述第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4连接；所述稳压罐6的一端与所述中压导气口9连通、另一端分别与所述第二电子膨胀阀4、第三电子膨胀阀5连接。所述稳压罐6具有一进口以及两出口：进口连通所述第二电子膨胀阀4，一出口连通所述中压导气口9、另一出口连通所述第三电子膨胀阀5，这样，当需要较大的中压力时，关闭第三电子膨胀阀5，调节第二电子膨胀阀4的开度即可；当需要较小的中压力时，关闭或减小第二电子膨胀阀4，调节第三电子膨胀阀5的开度。

所述空调系统100还包括分别对应设于所述吸气口7、排气口8和中压导气口9处的三个压力传感器11(其中，吸气口7处的压力传感器标为111、排气口8处的压力传感器标为112、中压导气口9处的压力传感器标为113)，以及根据所述三个压力传感器11监测的信号值控制所述第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4、第三电子膨胀阀5开度的控制器12。

本实用新型通过设置一端与吸气口7连通、另一端分别与第一电子膨胀阀3、第三电子膨胀阀5连接的蒸发器1，一端与排气口8连通、另一端分别与第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4连接的冷凝器2，分别对应设于所述吸气口7、排气口8和中压导气口9处的三个压力传感器11，以及根据所述三个压力传感器11监测的信号值控制所述第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4、第三电子膨胀阀5开度的控制器12。这样，本实用新型可以在压缩机运行不同工况时实现背压力的自动调节，以达到密封气体力最优，从而可以解决摩擦功耗导致的功率增加或泄漏导致制冷能力下降的问题。

进一步地，参照图2，所述涡旋压缩机10还包括设有所述吸气口7、排气口8和中压导气口9的壳体13，设于所述壳体13内的上支架14，支撑于所述上支架14上的压缩组件15以及驱动所述压缩组件15工作的驱动组件16。

具体地，所述压缩组件15包括静涡旋盘151以及相对于所述静涡旋盘151以180度的相位差偏心设置的动涡旋盘152。所述动涡旋盘152的涡轮齿型线外侧与所述静涡旋盘151的涡轮齿型线内侧，所述动涡旋盘152的涡轮齿型线内侧与所述静涡旋盘151的涡轮齿型线外侧形成压缩腔153，所述压缩腔153与所述吸气口7连通。

本实施例中，所述静涡旋盘151和动涡旋盘152的型线结构为所述静涡旋盘151的型线大于所述动涡旋盘152的型线180°的非对称型线机构。在其他实施例中，亦可为所述静涡旋盘151的型线等于所述动涡旋盘152的型线的对称型线机构，所述动涡旋盘152按顺时针或逆时针方向绕所述静涡旋盘151平转运动。

进一步地，所述上支架14具有支撑所述动涡旋盘152的支撑面141，所述支撑面141在对应所述动涡旋盘152外端的位置向壳体13的底部方向凹陷成形成中压腔142，所述中压腔142与所述中压导气口9连通，形成中压Pm。

进一步地，所述驱动组件16包括沿所述壳体13长度方向设于所述壳体13内的偏心曲轴161以及驱动所述偏心曲轴161转动的电机162，所述动涡旋盘152套设于所述偏心曲轴161上，以带动所述动涡旋盘152同步转动。

所述动涡旋盘152具有向所述壳体13底部方向延伸并套设于所述偏心曲轴161顶端的套壳154，所述支撑面141向所述壳体13底部方向对应凹设容置所述套壳154以及所述偏心曲轴161顶端的高压腔143。

进一步地，所述壳体13的底部设有油腔17、一端伸入所述油腔17另一端与所述偏心曲轴161连接的导油组件18以及固定所述导油组件18的下支架19，所述偏心曲轴161内设有连通所述高压腔143和导油组件18的导油槽20，所述导油组件18用于将所述油腔17内的冷冻油导入所述高压腔143内，产生高压Pd。

进一步地，所述动涡旋盘152与所述上支架14的支撑面141之间还设置有密封圈21和波形弹簧(图中未示出)，所述密封圈21的下部通过所述波形弹簧的托起作用而与所述动涡旋盘152紧密贴合，以隔离所述高压腔143和所述中压腔142。

其中，(Pd×对应面积)+(Pm×对应面积)构成支撑动涡旋盘152背部的背压力，主要用以平衡压缩腔153压缩过程中产生的气体分离力。

密封圈21起到将高压腔143中的高压油(油气混合)与中压腔142中的中压气体隔断，避免高压与中压气体连通。

进一步地，所述中压腔142内设有位于所述支撑面141以及所述动涡旋盘152之间的十字滑环23，可以防止动涡旋盘152的自转，本实施例中，十字滑环23优选为欧式环。

应当理解的是，涡旋压缩机10运转时，制冷剂由吸气口7吸入静涡旋盘151，在静涡旋盘151和动涡旋盘152形成的压缩腔153中进行压缩，压缩后由静涡旋盘排气口24排到壳体13形成的密闭空间中，最后从壳体13的排气口8排出，完成吸气-压缩-排气的过程。由于油腔17与所述壳体13连通，从所述静涡旋盘排气口24排出的气体压力推动冷冻油沿所述导油槽20导入所述高压腔143内，因此，所述高压腔143内的气油压力与排气口8处的压力一致。这样，在背压力是由高压腔143中的高压气体与从所述稳压罐6中经所述中压导气口9进入所述压缩机的中压气体共同构成的情况下，本实用新型只需调节从所述稳压罐6流入所述中压导气口9的气体量即可调节对应的中压力，从而实现对涡旋压缩机10的背压力的调节。

如图1所示，制冷剂的具体循环流向如下：

涡旋压缩机10将吸气口7吸进的气态低温低压的制冷剂压缩至气态高温高压的制冷剂，并通过排气口8将气态高温高压制冷剂输送至冷凝器2，气态高温高压制冷剂经过冷凝器2换热后相变成高压液态制冷剂，经过冷凝器2后的液态制冷剂其中一路通过第一电子膨胀阀3节流降压后进入蒸发器1进行换热，经过换热后的气态低温低压过热制冷剂经吸气口7进入压缩机循环。经过冷凝器2后的液态制冷剂另一路通过第二电子膨胀阀4节流降压至稳压罐6中，并经中压导气口9进入压缩机循环。

参照图3，在一实施例中，所述空调系统100进行背压力调节方法包括以下步骤：

步骤S10，空调系统100的三个压力传感器11分别监测涡旋压缩机10的吸气口7、排气口8和中压导气口9处的压力值，并将监测的所述压力值发送至控制器12；

本实施例中，空调系统100在涡旋压缩机10的吸气口7、排气口8和中压导气口9处各自对应设有一个对应的压力传感器，以将检测到的压力值信号发送至控制器12，使控制器12可以根据压力值信号对应调整第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4和/或第三电子膨胀阀5的开度。

步骤S20，所述控制器12根据所述压力值对应控制第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4和/或第三电子膨胀阀5的开度，以对中压力的大小进行调节。

本实施例中，由于稳压罐6具有一进口以及两出口：进口连通所述第二电子膨胀阀4，一出口连通所述中压导气口9、另一出口连通所述第三电子膨胀阀5，这样，当需要较大的中压力时，关闭第三电子膨胀阀5，调节第二电子膨胀阀4的开度即可；当需要较小的中压力时，关闭或减小第二电子膨胀阀4，调节第三电子膨胀阀5的开度。本实施例中，所述第一电子膨胀阀3正常工作，当然，可以根据实际需要，对第一电子膨胀阀3的开度进行调节。

应当理解的是，由于所述背压力是由高压腔143中的高压气体压力与从所述稳压罐6中经所述中压导气口9进入所述压缩机的中压气体压力共同构成的，因此，本实用新型只需调节从所述稳压罐6流入所述中压导气口9的气体量即可调节对应的中压力，从而实现对涡旋压缩机10的背压力的调节。

本实用新型提供的空调系统100的背压力调节方法，通过空调系统100的三个压力传感器11分别监测涡旋压缩机10的吸气口7、排气口8和中压导气口9处的压力值，并将监测的所述压力值发送至控制器12，然后由控制器12根据所述压力值对应控制第一电子膨胀阀3、第二电子膨胀阀4和/或第三电子膨胀阀5的开度，以对中压力的大小进行调节。这样，本实用新型可以在压缩机运行不同工况时实现背压力的自动调节，以达到密封气体力最优，从而可以解决摩擦功耗导致的功率增加或泄漏导致制冷能力下降的问题。

在第一实施例中，如图4所示，在上述图3所示的基础上，所述步骤S20包括：

步骤S201，所述控制器12获取所述吸气口7处的吸气压力值、所述排气口8处的排气压力值以及所述中压导气口9处的导气压力值；

本实施例中，所述控制器12可以接收三个传感器实时或定时发送的气体压力值，也可由所述控制器12实时或定时调取各气体压力值。应当理解的是，各个压力传感器可以设置于空调系统100的管路上的合适位置，本实用新型对比并不作具体限定。

步骤S202，根据所述吸气压力值和所述排气压力值，计算得到目标中压值；

本实施例中，由于吸气压力值和排气压力值，可以计算得到对应的目标背压力值，由于高压腔143内的气体压力值是固定的，因此，可以计算得到所述目标中压值。

步骤S203，根据所述目标中压值，控制所述第一电子膨胀阀3正常工作，同时调节第二电子膨胀阀4和/或第三电子膨胀阀5的开度，直至所述中压导气口9处的导气压力值达到目标中压值。

本实施例中，所述第一电子膨胀阀3一直处于正常工作状态，当然，可以根据实际需要，对第一电子膨胀阀3的开度进行调节。而主要针对第二电子膨胀阀4和第三电子膨胀阀5的开度进行调节，直至中压导气口9处的导气压力值达到目标中压值。

在一实施例中，如图5所示，在上述图4所示的基础上，所述步骤S203包括：

步骤S2031，根据所述目标中压值，控制所述第一电子膨胀阀3正常工作，调节第二电子膨胀阀4和/或第三电子膨胀阀5的开度，并实时获取所述中压导气口9处的压力传感器113反馈的导气压力值；

本实施例中，主要是针对不同吸、排气压力变化情况，来设计最佳的背压力。可在控制器12写入程序进行控制，当控制器12接收压力传感器11反馈的制冷剂吸气压力Ps与排气压力Pd信号时，控制器12就会计算出压缩机满足压缩效率最优的背压力(中压值Pm)，并控制第一电子膨胀阀3和第二电子膨胀阀4进行工作。经过调节第二电子膨胀阀4的开度，将一部分制冷剂节流降压至中间压力Pm，并通过管路进入稳压罐6中，其中压力为Pm的制冷剂气体通过管路及中压导气口9引入压缩机的中压腔142。中压导气口9前端安装的压力传感器11将压力信号反馈至控制器12，以进一步调节第二电子膨胀阀4的开度来控制中间压力Pm的大小。

步骤S2032，在所述目标中压值与所述导气压力值的差值较大时，控制所述第三电子膨胀阀5关闭，并增大所述第二电子膨胀阀4的开度；

步骤S2033，在所述目标中压值与所述导气压力值的差值较小时，控制所述第二电子膨胀阀4关闭或减小所述第二电子膨胀阀4的开度，并减小所述第三电子膨胀阀5的开度。

本实施例中，当工况改变需要更大中压力Pm时，即所述目标中压值与所述导气压力值的差值较大时，控制器12调节第二电子膨胀阀4的开度，此时，第三电子膨胀阀5处于关闭状态。当工况改变需要较小中间压力Pm时，控制器12控制第三电子膨胀阀5开启及进行开度的调节，此时，第二电子膨胀阀4处于关闭状态或减小其开度，具体可以根据中间压力Pm进行判断。此处不作赘述。

在第二实施例中，如图6所示，在上述图4所示的基础上，所述步骤S201之后还包括：

步骤S204，计算所述排气压力值和所述吸气压力值之间的压比值；

步骤S205，在所述压比值满足预定范围时，获取对应所述压比值的目标中压值；

步骤S206，根据所述目标中压值，调节第二电子膨胀阀4的开度，直至所述中压导气口9处的导气压力值达到目标中压值。

参照图7，本实施例相对于第一实施例，降低了控制难度，具体根据压缩机在工况运行范围内对应不同的压比范围设计中压控制逻辑。将压缩机运行范围分成A、B、C、D区域，包括在压比值Pd/Ps-1～Pd/Ps-5的范围内。当工况运行在A区内，即压比在Pd/Ps-4到Pd/Ps-5范围内时，目标中压值Pm可以按照Pm＝M×Ps(吸气压力)进行设计，其中M是1<M<2中的某一值，但要确保M×Ps<Pd(排气压力)。这样，当压缩机运行工况在Pd/Ps-4到Pd/Ps-5范围内时，控制器12根据各个压力传感器反馈的信息进行第二电子膨胀阀4开度的调节，以保证Pm＝M×Ps。同理，当压缩机分别运行在B、C、D范围内时，中间压力Pm可以按照Pm＝N×Ps、Pm＝P×Ps、Pm＝Q×Ps进行设计，其中1<N<2、1<P<2、1<Q<2，但要确保N、P、Q×Ps<Pd。本方案不局限于上述A、B、C、D四个区域，根据不同情况还可以划分更多或更少区域。

在第三实施例中，如图8所示，在上述图4所示的基础上，所述步骤S201之后还包括：

步骤S207，在所述排气压力值和所述吸气压力值满足预定范围时，获取对应的目标中压值；

步骤S208，根据所述目标中压值，调节第二电子膨胀阀4的开度，直至所述中压导气口9处的导气压力值达到目标中压值。

参照图9，本实施例根据蒸发压力(吸气压力)及冷凝压力(排气压力)运行的范围，将运行范围按照固定冷凝压力CP，蒸发压力EP划分为A1、B1、C1、D1四个区域。其中CP和EP设定得值为CP＝α(Cmax+Cmin)/2、EP＝β(Cmax+Cmin)/2，其中，0.5<α<1.5，0.5<β<1.5。当工况运行在A1范围内时，目标中压值可以按照范围内Ps<Pm<Pd某一压比值进行设计。这样当工况运行在A1范围内时，控制器12根据压力传感器的反馈信息进行第二电子膨胀阀4开度的调节，以确保Pm为Ps<Pm<Pd某一值，此方案可以进一步降低控制器12的实施难度。同理，当压缩机分别运行在B1、C1、D1范围内时，目标中压值可以按照范围内Ps<Pm<Pd某一压比值进行设计。本方案不局限于上述A1、B1、C1、D1四个区域，根据不同情况还可以划分更多或更少区域。应当理解的是，其中，所述冷凝压力对应排气口8压力，蒸发压力对应吸气口7压力。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。