一种变容压缩机、制冷系统及具有其的空调器的制作方法

本发明属于空调技术领域，具体涉及一种变容压缩机、制冷系统及具有其的空调器。

背景技术：

公开号为cn105298840a的中国发明专利公开了一种多缸双极增焓压缩机，其包括下盖板、下法兰、上隔板和中隔板以及由前述部件两两之间形成的至少一个的中间腔容积，总中间腔容积为所有的中间腔容积之和，且所述总中间腔容积或所述总中间腔容积中之一和容积比的乘积再与二级缸排量平方之间的比值在指定的比值范围内，其中吸气容积比为二级吸气量与一级吸气量之比。通过该发明能够设计出合理的中间腔容积从而使得双缸、三缸模式下的二级缸吸气平稳，利于一级缸顺畅排气，能有效改善双级压缩机气缸内部制冷剂的压力波动过大的技术问题，从而使得压缩机的运行性能平稳、降低压缩机的噪声。但是，这种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，致使空调系统无法满足长江流域以北区域的制热需求，对其能效及售后体验有严重的隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种变容的单级增焓旋转式压缩机，该压缩机打破常规双级增焓结构，无需新增增焓分液器进行双缸补气，使用另一个较小的单独并行缸体实现单级增焓；通过对其三个缸体容积比的理论计算，可确认最优容积比使得压缩机的制热性能达到最优，此外，由于本发明三个缸体大小均不相同，通过调节管路上的变容阀及电磁阀实现变容缸及并行缸的开停，实现单缸、双缸以及两种结构下的增焓结构，可有效提升空调apf15％以上，且-15℃的制热性能达到100％，在提升压缩机能效的同时也可以有效解决振动等问题。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种变容压缩机，包括：

变容缸体和固定缸体，所述固定缸体位于变容缸体和并行缸体之间，所述变容缸体与固定缸体组成大小缸双缸结构；

并行缸体，相对于变容缸体和固定缸体独立的单独缸体，用于独立压缩补气；

所述变容缸体、固定缸体和并行缸体的容积各不相同，所述变容缸体的容积最大，所述固定缸体的容积次之，所述并行缸体的容积最小。

更进一步地，所述变容缸体的容积与固定缸体的容积比为6:4，并行缸体的容积与固定缸体的容积比为1:10。

更进一步地，所述固定缸体的容积与变容缸体和并行缸体的容积之和的比值，即最优容积比的范围为0.55-0.57。

更进一步地，所述固定缸体为单缸双滑片结构。

本发明还提供一种制冷系统，包括：分液器、蒸发器、冷凝器、闪蒸器、四通阀、以及上述的变容压缩机，所述分液器、蒸发器、冷凝器、及压缩机均与四通阀连接，所述分液器分别连接变容缸体、固定缸体以及并行缸体，变容缸体与分液器的连接管路上设有用于调节缸体的运动的第一控制阀，并行缸体与分液器的连接管路上设有用于调节缸体的运动的第二控制阀，所述并行缸体与闪蒸器连接；所述蒸发器输出的低温低压气体进入变容缸体、固定缸体和并行缸体，闪蒸器的中压气体输出至并行缸体。

更进一步地，所述第一控制阀为变容阀，所述第二控制阀为电磁阀。

更进一步地，包括单缸运行模式和双缸运行模式。

更进一步地，所述单缸运行模式为：

关闭闪蒸器、第二控制阀和第一控制阀，此时变容缸体和并行缸体停止，仅固定缸体运动完成单缸模式的压缩，实现单缸变容；或者，

开启第二控制阀，使闪蒸器连接并行缸体，实现单级增焓。

更进一步地，所述双缸运行模式为：

关闭闪蒸器和第二控制阀，打开第一控制阀，此时，高压气体进入使变容缸体运动；或者，

同时打开闪蒸器、第二控制阀和第一控制阀，此时，并行缸体与变容缸体均工作。

本发明还提供一种空调器，采用上述的制冷系统。

本发明的有益效果如下：

本发明解决了常规三缸压缩机成本高和振动大，推广效果一般的问题，且还可以解决低负荷性能优势不大，apf不够高等问题，有效解决制冷系统低负荷运行下能效低问题。本发明在压缩机及其制冷系统的工作控制方式上作出改进，改变常规补气增焓结构，有效降低压缩功的损失耗能，提升压缩机的能效。

附图说明

图1是常规三缸压缩机结构示意图。

图2是常规三缸泵体结构示意图。

图3是本发明变容压缩机泵体结构示意图。

图4是本发明变容压缩机的制冷系统结构示意图。

图5是本发明变容压缩机并行缸单级增焓压焓图。

图6是单缸双滑片结构示意图。

图中标记：1、并行缸体；2、固定缸体；3、变容缸体；4、第一节流装置；5、闪蒸器；6、冷凝器；7、第一变容阀；8、四通阀；9、第二节流装置；10、蒸发器；11、分液器；12、第一电磁阀；13、第二变容阀；14、第二电磁阀；15、电机；16、第一双极气缸；17、第二双极气缸；18、常规变容气缸；19、吸气分液器；20、变容控制分液器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

为便于理解，首先阐述常规三缸结构的工作原理：常规三钢压缩机结构如图1所示(包括吸气分液器19和变容控制分液器20)，常规三缸结构参见图1和图2，包括两个双级双缸(即第一双极气缸16和第二双极气缸17)加一个变容气缸(即常规变容气缸18)，可理解为一个双缸结构串联了一个可开可停的单独气缸，其双缸双级为等大小的气缸，与常规双缸双级压缩机相似，具备增焓功能(即双级增焓压缩机：原理阐述：常规双级增焓压缩机的补气方式是通过隔板或者法兰开设补气口，通过在气缸内混入气体达到补气增焓的效果)，而下缸为一较小容积的变容气缸，通过调节变容气缸的变容控制口处的压力，可使得变容气缸开停，从而实现双缸、三缸的切换完成压缩机的功能。

针对现有技术中三缸压缩机成本高、振动大、耗能严重的问题，本发明提供一种变容压缩机及制冷系统。

该压缩机的结构如图3所示，包括：变容缸体3和固定缸体2，所述固定缸体位于变容缸体和并行缸体之间，所述变容缸体与固定缸体组成大小缸双缸结构；并行缸体1，相对于变容缸体和固定缸体独立的单独缸体，用于独立压缩补气；所述变容缸体、固定缸体和并行缸体的容积各不相同，所述变容缸体的容积最大，所述固定缸体的容积次之，所述并行缸体的容积最小。

该制冷系统的结构如图4所示，包括：分液器11、蒸发器10、冷凝器6、闪蒸器5、四通阀8、以及上述的变容压缩机(包括并行缸体1、变容缸体3、固定缸体2和电机15)，所述分液器、蒸发器、冷凝器、及压缩机均与四通阀连接，所述闪蒸器与冷凝器之间设置有第一节流装置4，所述闪蒸器与蒸发器之间设置有第二节流装置9，所述分液器分别连接变容缸体、固定缸体以及并行缸体，变容缸体与分液器的连接管路上设有用于调节缸体的运动的第一控制阀(例如第一变容阀13和第二变容阀7)，并行缸体与分液器的连接管路上设有用于调节缸体的运动的第二控制阀(例如第一电磁阀12和第二电磁阀14)，所述并行缸体与闪蒸器连接；所述蒸发器输出的低温低压气体进入变容缸体、固定缸体和并行缸体，闪蒸器的中压气体输出至并行缸体。该制冷系统可应用于空调器中。

本发明打破常规双级增焓结构，无需新增增焓分液器进行双缸补气，使用另一个较小的单独并行缸体实现单级增焓(压焓图如图5所示)；通过对其三个缸体容积比的理论计算，可确认最优容积比使得压缩机的制热性能达到最优，通过调节管路上的变容阀及电磁阀实现变容缸及并行缸的开停，实现单缸、双缸以及两种结构下的增焓结构，在提升压缩机能效的同时也可以有效解决振动等问题。

本发明的工作原理为：本发明有一固定缸与变容缸组成双缸结构，有一分液器连接固定缸、变容缸以及并行缸，并行缸有变容缸连接管路上设有变容阀及电磁阀，用于调节缸体的运动。另外蒸发器、冷凝器、闪蒸器及压缩机均与四通阀连接。而并行缸独立压缩机泵体与闪蒸器连接，使得闪蒸器里的中压气体进入并行缸达到独立补气增焓效果，改变了以往气缸混合气体的补气方式，有效提升泵体效率，提高压缩机及空调制冷系统的能效以及低负荷运行的能效(apf)及制热性能。其中，并行缸由隔板将其与固定缸和变容缸分开(详见泵体结构示意图)。

本发明的运行原理为：制冷系统的蒸发器输出低温低压的气体使其进入固定缸、变容缸及并行缸，闪蒸器的中压气体输出至并行缸起到补气增焓效果，其中，变容缸的管路设置有开关的变容阀，并行缸管路设有开停的电磁阀。

本发明的压缩机具有三个不同容积大小的缸体，其中最大的下缸(变容缸)缸体容积与中间缸(固定缸)缸体容积比为6:4，而上缸(并行压缩缸)缸体容积与中间缸的缸体容积比为1:10，其最优容积比在0.50-0.57之间(即中间缸的容积与上下缸的容积之和的比值即为最优容积比在0.55-0.57之间)。而本发明不仅通过变容运行固定缸，提高泵体运行效率，而且变容泵体+并行缸运行，并行缸充当补气压缩功能，减少传统补气方式冷媒混合压缩功损失耗能。

本发明的制冷系统的实现方式包括：

1、单缸运行模式：当空调制冷系统开始运行，关闭闪蒸器并行缸的电磁阀和蒸发器变容缸的变容阀，此时并行缸和变容缸停止，仅有固定缸进行运动完成单缸模式的压缩，即达到变容目的；也可通过开启并行缸的电磁阀，使得闪蒸器连接并行缸，达到单级增焓目的，满足低负荷低冷量的需求，此时也为单缸模式；

2、双缸运行模式：通过选择不同大小的缸体，所能实现的双缸容积也可为发生变化。关闭闪蒸器并行缸的电磁阀，打开变容缸的变容阀，此时，排气管的高压气体进入变容控制口使得变容气缸开始运动，与固定缸组成常规的双缸结构，实现双缸模式的切换，其缸体容积比为6:4实现大容量的能效需求；同时若在打开闪蒸器并行缸的电磁阀，此时，并行缸开始工作，由于并行缸独立压缩进行补气，改变了以往气缸混合气体补气的方式，这时不仅可以达到增焓效果，实现双缸双级增焓压缩，而且由于并行压缩充当补气压缩功能，减少传统补气方式冷媒混合压缩功损失耗能，可有效提升压缩机的能效，而且还可以显著改善制热性能；其中，并行缸与固定缸的容积比为1:10，其三缸的容积比在此范围内时可达到最优能效，可使-15℃的制热性能达到100％，apf可提升15％以上，有效解决压缩机低负荷运行时能效低的问题。

由于本发明中三缸的容积各不相同，可实现壳体制冷系统不同制冷量的需求，同时也可应对各种工况。此外，上述的三缸容积比可实现压缩机的最优容积比已达到最优性能，而且，由于本发明是大小缸双缸结构及并行小缸的组合泵体，且其控制方式不同于以往的常规补气增焓结构，采用并行的小缸独立压缩进行补气，不额外增加固定缸与变容缸的混合补气时产生的压缩功损失耗能，有效解决低负荷运行能效低的问题。此外，本结构由于调整了缸体的大小，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。同时，本发明泵体结构不同于常规三缸结构，可降低压缩机的成本，而且本发明方案理论计算，本发明并行压缩结构可使得压缩机的能效提升10％左右，可显著提升压缩机的能效及空调制冷系统的apf等，提高空调低负荷性能，显著提升空调的制热性能。

在工艺(装配方式)允许的条件下，本发明中的固定缸体还可设计为如图6所示的单缸双滑片结构，即设计结构可以满足单缸双级效果，此时，由于还有闪蒸器与固定缸连接，也可形成单缸双级增焓目的，结构的不同方案设计，压缩机新增的功能也可以随之增加。

本发明通过对三缸进行不同容积大小的设计实现变容、并行压缩、增焓等功能，另外通过调节三缸的容积比(以固定缸为基准)，可使得压缩机达到最优能效，有效改善三缸压缩机振动大、apf的问题。

综上所述，本发明不仅可以提升压缩机能效10％左右，还可以有效提升-15℃的制热性能，在低成本的条件下达到最优的低负荷性能，有非常良好的市场前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。