压缩机、制冷系统和汽车的制作方法

本发明涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及一种压缩机、具有所述压缩机的制冷系统和具有所述制冷系统的汽车。

背景技术：

对于压缩机而言，其压缩机构的各项尺寸参数对压缩机的各项性能有着至关重要的影响，为达到理想的性能，相关技术中提出了对压缩机各项参数的交互方案，例如，气缸高度与气缸内径的交互方案、气缸内径与活塞外径的交互方案、滑片厚度与气缸内径的交互方案，但上述交互方案均是针对采用R410A、R22、R134a等冷媒的压缩机，而对于采用CO₂冷媒的压缩机而言，由于CO₂冷媒的工作压力相较R410A、R22、R134a等冷媒的工作压力大幅提高，因此上述交互方案并不适用于采用CO₂冷媒的压缩机，且上述交互方案均是基于两项参数的交互，无法满足采用CO₂冷媒的压缩机的性能提高。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种压缩机，该压缩机采用CO₂冷媒且磨耗小、应力范围合理，具有可靠性高等优点。

本发明还提出一种具有所述压缩机的制冷系统。

本发明还提出一种具有所述制冷系统的汽车。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种压缩机，所述压缩机采用CO₂冷媒且包括：壳体；压缩机构，所述压缩机构设在所述壳体内且包括至少一个气缸，所述气缸具有横截面为圆形的压缩腔且所述气缸上设有与所述压缩腔连通的滑片槽，所述压缩腔内设有沿所述压缩腔的周壁可滚动且相对于所述压缩腔偏心设置的活塞，所述滑片槽内设有沿所述滑片槽可移动且止抵在所述活塞上的滑片；电机，所述电机设在所述壳体内且与所述活塞传动连接，其中，所述活塞相对于所述压缩腔的偏心量为e，所述滑片的长度为L且厚度为T，17.1≤L·T/e≤23.9。

根据本发明实施例的压缩机采用CO₂冷媒且磨耗小、应力范围合理，具有可靠性高等优点。

另外，根据本发明实施例的压缩机还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，1.8mm≤e。

根据本发明的一个实施例，e≤3.6mm。

根据本发明的一个实施例，1.8mm≤e≤3.6mm。

根据本发明的一个实施例，所述CO₂冷媒的工作压力为3.5MPa～14.5MPa。

根据本发明的一个实施例，所述壳体具有横截面为圆形的内腔，所述内腔的直径为Dca，80mm≤Dca≤120mm。

根据本发明的一个实施例，所述滑片槽内设有压缩弹簧，所述滑片在所述压缩弹簧的弹力下常止抵在所述活塞的外周面上。

根据本发明的一个实施例，所述压缩机还包括：储液器，所述储液器设在所述壳体外，所述压缩腔具有与所述储液器连通的吸气口。

根据本发明的第二方面的实施例提出一种制冷系统，根据本发明实施例的制冷系统包括根据本发明的第一方面的实施例所述的压缩机。

根据本发明实施例的制冷系统，通过利用根据本发明上述实施例的压缩机，具有可靠性高等优点。

根据本发明的第三方面的实施例提出一种汽车，所述汽车包括根据本发明的第二方面的实施例所述的的制冷系统。

根据本发明实施例的汽车，通过利用根据本发明上述实施例的制冷系统，具有性能可靠等优点。

附图说明

图1是根据本发明实施例的压缩机的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的压缩机的压缩机构的结构示意图。

图3是根据本发明实施例的压缩机的滑片槽和滑片结构示意图。

图4是根据本发明实施例的压缩机的滑片槽的尾部示意图。

图5是根据本发明实施例的压缩机的滑片的受力示意图。

图6是根据本发明实施例的压缩机的的滑片槽磨耗与耐久时间的关系图。

图7是根据本发明实施例的压缩机的滑片槽尾部截面应力与滑片槽长度、厚度和活塞偏心量的关系图。

图8是根据本发明实施例的压缩机的的能效比与活塞偏心量的关系图。

附图标记：

压缩机1、

壳体10、气缸20、压缩腔21、滑片槽22、截面23、活塞30、滑片40、压缩弹簧50、储液器60、电机70。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

相关技术中，针对采用R410A、R22、R134a等冷媒的压缩机，提出了两项尺寸参数的交互方案，例如，为了提高能效比，气缸高度与气缸内径的比值小于等于0.4、气缸内径与活塞外径的比值大于等于0.452且小于等于0.520、滑片厚度与气缸内径的比值大于等于0.041且小于等于0.067、滑片长度与活塞偏心量的比值大于等于0.165且小于等于0.225。

而对于采用CO₂冷媒的压缩机，由于CO₂冷媒的工作压力远远大于R410A、R22、R134a等冷媒的工作压力，因此上述方案不适用于或部分不适用于采用CO₂冷媒的压缩机，且上述方案均旨在提高能效比，而对可靠性几乎没有提升，对于工作压力较大的采用CO₂冷媒的压缩机，可靠性恰恰是其面临的突出问题。

考虑到相关技术中的压缩机状况，本发明提出一种适用于采用CO₂冷媒的压缩机且能够提高可靠性的技术方案。

下面参考附图描述根据本发明实施例的压缩机1。

如图1-图8所示，根据本发明实施例的压缩机1采用CO₂冷媒且包括壳体10、压缩机构和电机70。

所述压缩机构设在壳体10内且包括至少一个气缸20。气缸20具有横截面为圆形的压缩腔21，气缸20上设有与压缩腔21连通的滑片槽22，压缩腔21内设有沿压缩腔21的周壁可滚动且相对于压缩腔21偏心设置的活塞30，滑片槽22内设有沿滑片槽22可移动且止抵在活塞30上的滑片40。电机70设在壳体10内且与活塞30传动连接，用于驱动活塞30滚动。

其中，活塞30相对于压缩腔21的偏心量为e，滑片40的长度为L，滑片40的厚度为T，17.1≤L·T/e≤23.9。

如图3所示，滑片槽22的厚度为T’，为了形成润滑油膜，T’≈(1.004～1.008)·T，即滑片40和滑片槽22之间有一定间隙。当压缩机1运转时，如图5所示，滑片40的吸气侧压力Ps小于排气侧压力Pd，滑片40片在压差作用下会发生倾斜，滑片40相对滑片槽22倾斜角为θ，可以理解的是，当T/T’一定时，L/e越小，则θ越大，滑片40受力状态越差，滑片槽22的磨耗会越大。同时，滑片40的厚度T越小，滑片40的变形量就越大，滑片40的磨耗也越大。对于采用CO₂冷媒的压缩机1，因为Pd-Ps的值远远大于采用R410A、R22、R134a等冷媒的冷媒，因此上述问题更为突出。有必要对L、e、T的范围进行优化，根据本发明实施例的压缩机1通过设计L、e、T三项尺寸参数的交互方案，从而能够减小磨耗、控制应力范围，进而达到提高压缩机可靠性的效果。

下面具体描述根据本发明实施例的压缩机1的L、e、T三项尺寸参数的交互方案的设计过程，并通过试验证实在该交互方案下的技术效果。

一般来说，压缩机滑动副的磨耗是衡量其可靠性的重要指标。申请人发现，滑片40的磨耗量与L·T/e具有一定的相关性，图6是示出了耐久试验的结果示意图，其中横坐标为耐久时间t，纵坐标为滑片槽22磨耗Δ，虚线示意的为允许磨损值。可以看出，相同的耐久时间下，L·T/e越小，滑片槽22的磨耗越大。L·T/e＝15.5、15.9、16.5时，耐久时间达2500h时，滑片槽22磨耗仍有继续增加的趋势，即磨耗仍有进行性。当L·T/e＝17.1时，耐久时间达到约1000h时，滑片槽22磨耗不在增加，即磨耗无进行性。由此，当L·T/e≥17.1时，滑片槽22的磨耗可以控制在允许范围内。

进一步的，滑片40的长度L还受结构尺寸限制。具体的，如图2-图5所示，气缸20的滑片槽22尾部壁厚m与滑片40的长度L和滑片40的厚度T相关。当气缸20的内径Dca和压缩腔21的直径Dcy一定时，滑片40的长度L不宜过长，滑片40的厚度T也不宜过厚，否则气缸20的滑片槽22尾部壁厚m会太小，该截面23的应力会超出气缸材料的许用应力范围，引起气缸20的可靠性问题。对于CO₂冷媒压缩机，气缸20内外的压差较大，这一问题更为突出。申请人发现，气缸20的滑片槽22尾部最大应力也与L·T/e相关，图7示出了Dca和Dcy保持不变，L·T/e逐渐增大时，滑片槽22尾部截面应力σ的变化，其中虚线示意需用应力值，可以看出当L·T/e>23.9时，滑片槽22尾部截面的应力σ超出材料的许用应力，由此，当L·T/e≤23.9时，能够保证滑片槽22尾部截面的应力σ在材料的许用应力范围内。

因此，根据本发明实施例的压缩机1采用CO₂冷媒且磨耗小、应力范围合理，具有可靠性高等优点。

本领域的技术人员需要理解地是，根据本发明实施例的压缩机1，其压缩机构可以包括一个以上的气缸，例如双缸、三缸、四缸等，其中，这些气缸中的任意个可以满足上述尺寸参数，优选地，所有气缸均满足上述尺寸参数。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的压缩机1。

如图1-图8所示，根据本发明实施例的压缩机1采用CO₂冷媒且包括壳体10、压缩机构和电机70。

具体地，如图1所示，滑片槽22内设有压缩弹簧50，滑片40在压缩弹簧50的弹力下常止抵在活塞30的外周面上，以保证滑片40与活塞30之间的密封性，且不影响活塞30的偏心滚动。

进一步地，如图1所示，压缩机1还包括储液器60，储液器60设在壳体10外，压缩腔21具有与储液器60连通的吸气口，储液器60储存低压冷媒，并起到气液分离、过滤等作用。

在本发明的一些具体实施例中，为了提高容积效率以提升能效比，活塞30相对于压缩腔21的偏心量e大于等于1.8毫米，即1.8mm≤e，而为了减小摩擦损失，活塞30相对于压缩腔21的偏心量e小于等于3.6毫米，即e≤3.6mm。

优选地，1.8mm≤e≤3.6mm。由此不仅可以提升能效比，而且可以控制摩擦损失，即同时兼顾压缩机1的能效比和可靠性，图8显示了能效比与偏心量e的关系，可以看出，当e＝1.8～3.6mm时，压缩机的能效比最优。

在本发明的一些具体示例中，所述CO₂冷媒的工作压力为3.5MPa～14.5MPa，较R410A、R22、R134a等冷媒的工作压力大幅提高，壳体10的内径Dca不宜设计过大，因为Dca越大，如要满足CO2冷媒的工作压力要求，则壳体10的壁厚就要设计的越厚，压缩机1就会越笨重。根据本发明实施例的压缩机1，Dca的尺寸设计在80-120mm，即80mm≤Dca≤120mm，从而既可以满足CO₂冷媒的工作容积，又可以控制壳体10的壁厚，从而保证压缩机1的体积和重量。

下面参考附图描述根据本发明实施例的制冷系统。根据本发明实施例的制冷系统包括根据本发明上述实施例的压缩机1。

根据本发明实施例的制冷系统，通过利用根据本发明上述实施例的压缩机1，具有可靠性高等优点。

下面参考附图描述根据本发明实施例的汽车。根据本发明实施例的汽车包括根据本发明上述实施例的的制冷系统。

根据本发明实施例的汽车，通过利用根据本发明上述实施例的制冷系统，具有性能可靠等优点。

根据本发明实施例的制冷系统和汽车的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

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”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。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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；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。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，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进行接合和组合。

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。