流体机械及空调器的制作方法

本实用新型涉及流体机械技术领域，具体而言，涉及一种流体机械及空调器。

背景技术：

变频空调由于其节能与舒适的显著特点，逐渐成为市场的主流，变频压缩机作为空调系统的核心零部件，同样得到了快速发展，为提高压缩机的性能并降低成本，压缩机小型化、高速化逐渐成为行业技术的重点研究方向。

一般来说，常规压缩机的最高运转频率为120hz左右，其能效可满足用户使用需求。但随着压缩机的高速化、小型化发展趋势，压缩机转速大幅提升。随着压缩机转速的大幅提升，其容积效率会出现大幅的衰减，从而导致压缩机在最高运转频率状态时，能效大幅降低，从而影响空调系统的全年性能系数(apf)。同时，压缩机转速提升也会加剧其本身的振动噪声，严重影响用户舒适性体验。

因此，如何解决压缩机或其他类型的流体机械在高速运转状态下造成的容积效率下降，是该领域面临的难题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种流体机械及空调器，以解决流体机械在高速运转状态下造成的容积效率下降的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种流体机械，包括：泵体组件，所述泵体组件包括曲轴和气缸，所述曲轴穿过所述气缸设置，所述曲轴相对所述气缸可转动地设置，以改变所述气缸的腔体内的气体压力，所述泵体组件的最高运转频率为fmaxhz；储液器，所述储液器包括筒体和输气管，所述输气管的入口与所述筒体的腔体连通，所述输气管的出口与所述气缸的入口连通，所述气缸的入口位于所述气缸的腔体内壁上，所述输气管用于将所述筒体内的气体输送到所述气缸的腔体内，所述输气管的出口与所述气缸的入口之间的输气通道的长度为lcm；其中，0.02fmax≤100k/(kl+1)≤0.022fmax，k∈[0.06，0.13]。

进一步地，所述气缸的工作容积为v，在8cm³≤v≤18cm³的情况下，0.08≤k≤0.13。

进一步地，在8cm³≤v≤18cm³的情况下，0.085≤k≤0.09。

进一步地，所述气缸的工作容积为v，在18cm³<v≤50cm³的情况下，0.06≤k<0.08。

进一步地，在18cm³<v≤50cm³的情况下，0.06≤k≤0.075。

进一步地，所述气缸的侧壁上具有吸气孔，所述吸气孔的位于所述气缸的内壁上的开口为所述气缸的入口，所述输气管的出口与所述吸气孔的位于所述气缸的外壁上的开口连接，所述输气管的长度为l1，所述吸气孔的长度为l2，l＝l1+l2。

进一步地，所述气缸为多个，所述曲轴顺次穿入多个所述气缸，所述输气管为多个，多个所述输气管的入口均位于所述筒体的腔体内，多个所述输气管的出口一一对应地与多个所述气缸的入口连通；一个所述气缸与对应的一个所述输气管组成一个工作组，多个所述气缸与多个所述输气管组成多个所述工作组，其中，每一个所述工作组中的输气通道的长度l均分别满足以下关系式：0.02fmax≤100k/(kl+1)≤0.022fmax，k∈[0.06，0.13]。

进一步地，所述泵体组件包括两个所述气缸，两个所述气缸的工作容积相同，与两个所述气缸对接的两个所述输气管的长度不同。

进一步地，所述泵体组件还包括：环形活塞，套设在所述曲轴上，所述环形活塞位于所述气缸的腔体内，所述环形活塞的转动中心线相对于所述气缸的腔体的中心线偏心设置；滑片，所述滑片可滑动地设置在所述气缸内，所述滑片与所述环形活塞抵接，所述滑片将所述气缸内的腔体分为吸气腔和压缩腔，所述输气管与吸气腔连通。

进一步地，所述流体机械为以下之一：旋转式压缩机、滑片式压缩机、旋转式膨胀机、滑片式膨胀机。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种空调器，所述空调器包括上述的流体机械，所述流体机械为压缩机。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种流体机械，流体机械包括泵体组件和储液器，泵体组件包括曲轴和气缸，曲轴穿过气缸设置，曲轴相对气缸可转动地设置，以改变气缸的腔体内的气体压力，泵体组件的最高运转频率为fmaxhz；储液器包括筒体和输气管，输气管的入口与筒体的腔体连通，输气管的出口与气缸的入口连通，气缸的入口位于气缸的腔体内壁上，输气管用于将筒体内的气体输送到气缸的腔体内，输气管的出口与气缸的入口之间的输气通道的长度为lcm；其中，0.02fmax≤100k/(kl+1)≤0.022fmax，k∈[0.06，0.13]。采用该技术方案，通过设计相关的输气通道长度，改变了输气通道的固有频率区间，从而改变了压缩机的吸气共振频率区间，使得压缩机的最高运转频率区间与吸气共振区间相匹配，从而使得压缩机处于最高运转频率点时激发吸气共振，因吸气共振作用使得容积效率提升，从而使得压缩机的制冷或制热能力提升。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明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示出了本实用新型的实施例提供的流体机械的结构示意图；

图2示出了图1中的泵体组件的剖视图；

图3示出了图1中的实施例的容积效率效果；

图4示出了图1中的实施例的噪声效果。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、泵体组件；11、曲轴；12、气缸；13、吸气孔；14、环形活塞；15、滑片；20、储液器；21、筒体；22、输气管；23、隔板；31、电机；32、外壳。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如附图所示，本实用新型的实施例提供了一种流体机械，包括：泵体组件10，泵体组件10包括曲轴11和气缸12，曲轴11穿过气缸12设置，曲轴11相对气缸12可转动地设置，以改变气缸12的腔体内的气体压力，泵体组件10的最高运转频率为fmaxhz；储液器20，储液器20包括筒体21和输气管22，输气管22的入口与筒体21的腔体连通，输气管22的出口与气缸12的入口连通，气缸12的入口位于气缸12的腔体内壁上，输气管22用于将筒体21内的气体输送到气缸12的腔体内，输气管22的出口与气缸12的入口之间的输气通道的长度为lcm；其中，0.02fmax≤100k/(kl+1)≤0.022fmax，k∈[0.06，0.13]。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种流体机械，流体机械包括泵体组件10和储液器20，泵体组件10包括曲轴11和气缸12，曲轴11穿过气缸12设置，曲轴11相对气缸12可转动地设置，以改变气缸12的腔体内的气体压力，泵体组件10的最高运转频率为fmaxhz；储液器20包括筒体21和输气管22，输气管22的入口与筒体21的腔体连通，输气管22的出口与气缸12的入口连通，气缸12的入口位于气缸12的腔体内壁上，输气管22用于将筒体21内的气体输送到气缸12的腔体内，输气管22的出口与气缸12的入口之间的输气通道的长度为lcm；其中，0.02fmax≤100k/(kl+1)≤0.022fmax，k∈[0.06，0.13]。采用该技术方案，通过设计相关的输气通道长度，改变了输气通道的固有频率区间，从而改变了压缩机的吸气共振频率区间，使得压缩机的最高运转频率区间与吸气共振区间相匹配，从而使得压缩机处于最高运转频率点时激发吸气共振，因吸气共振作用使得容积效率提升，从而使得压缩机的制冷或制热能力提升。

在本实施例中，hz、cm和cm³均为单位，储液器20可以理解为气液分离器。在本实施例中，输气管22的入口可以设置在筒体21的腔体内。可选地，储液器20还包括隔板23，隔板23与筒体21的内壁连接，输气管22穿过隔板23设置。

在本实施例中，气缸12的工作容积为v，在8cm³≤v≤18cm³的情况下，0.08≤k≤0.13。这样对于8cm³≤v≤18cm³的气缸，可使得压缩机的最高运转频率区间与吸气共振区间相匹配，以提高容积效率并降低振动和噪音。

进一步地，对于8cm³≤v≤18cm³的气缸，0.085≤k≤0.09。这样可以进一步提高容积效率并降低振动和噪音。

在本实施例中，气缸12的工作容积为v，在18cm³<v≤50cm³的情况下，0.06≤k<0.08。这样对于18cm³<v≤50cm³的气缸，可使得压缩机的最高运转频率区间与吸气共振区间相匹配，以提高容积效率并降低振动和噪音。

进一步地，对于18cm³<v≤50cm³的气缸，0.06≤k≤0.075。这样可以进一步提高容积效率并降低振动和噪音。

在本实施例中，气缸12的侧壁上具有吸气孔13，吸气孔13的位于气缸12的内壁上的开口为气缸12的入口，输气管22的出口与吸气孔13的位于气缸12的外壁上的开口连接，输气管22的长度为l1，吸气孔13的长度为l2，l＝l1+l2。

在本实施例中，气缸12为多个，曲轴11顺次穿入多个气缸12，输气管22为多个，多个输气管22的入口均位于筒体21的腔体内，多个输气管22的出口一一对应地与多个气缸12的入口连通；一个气缸12与对应的一个输气管22组成一个工作组，多个气缸12与多个输气管22组成多个工作组，其中，每一个工作组中的输气通道的长度l均分别满足以下关系式：0.02fmax≤100k/(kl+1)≤0.022fmax，k∈[0.06，0.13]。通过设置多个气缸12，可以提高流体机械的排量和性能。多个气缸12与多个输气管22组成多个工作组，每一个工作组中的输气通道的长度l均分别满足上述关系式，改变了输气通道的固有频率区间，从而改变了压缩机的吸气共振频率区间，使得压缩机的最高运转频率区间与吸气共振区间相匹配，从而使得压缩机处于最高运转频率点时激发吸气共振，因吸气共振作用使得容积效率提升，从而使得压缩机的制冷或制热能力提升。

具体地，泵体组件10包括两个气缸12，两个气缸12的工作容积相同，与两个气缸12对接的两个输气管22的长度不同。两个气缸12的工作容积相同便于制造，与两个气缸12对接的两个输气管22的长度不同，便于管路布置。

在本实施例中，泵体组件10还包括：环形活塞14，套设在曲轴11上，环形活塞14位于气缸12的腔体内，环形活塞14的转动中心线相对于气缸12的腔体的中心线偏心设置；滑片15，滑片15可滑动地设置在气缸12内，滑片15与环形活塞14抵接，滑片15将气缸12内的腔体分为吸气腔和压缩腔，输气管22与吸气腔连通。这样通过环形活塞14、滑片15和气缸12的配合可实现对气缸12内的气体的压缩。

可选地，流体机械还包括电机31和外壳32，电机31用于驱动和控制曲轴11转动。泵体组件10和电机31均设置在外壳32内。

在本实施例中，流体机械为以下之一：旋转式压缩机、滑片式压缩机、旋转式膨胀机、滑片式膨胀机。以上设备均可采用上述方案，因此该方案通用性高。

本实用新型的另一实施例提供了一种空调器，空调器包括上述提供的流体机械，流体机械为压缩机。

采用该方案具有以下有益效果：

1、由于本技术方案提出了一种压缩机最高运转频率和进气流路(即输气通道)的设定方法，使压缩机在最高运转频率区间与进气流路的固有频率区间相匹配，既实现了压缩机工作腔容积效率的充分发挥，又保证了压缩机的可靠性，提升了空调系统的全年性能系数(apf)。

2、由于本技术方案改变吸气端进气流路本身的固有频率区间，同时根据试验结果显示，采用本技术方案可有效降低2500hz以内噪声总值(rms)，提供一种低频段降噪方案。

3、由于本技术方案压缩机具有大排量、高转速的运行特点，相同制冷量(制热量)下，相比现有技术压缩机具有较小的外观尺寸，既降低了资源成本，又具有轻量化、便于安装等显著优势。

为了便于理解本方案，下面对本方案进一步说明。

一种旋转式双缸压缩机优先实施例，如图1所示。旋转式压缩机主要由外壳、电机、实现制冷剂压缩的泵体组件、分液器(即储液器)部件及用于润滑作用的冷冻油等各部分构成。其中分液器部件包括筒体、滤网、隔板、吸气管(即输气管)等组件。图2给出旋转式压缩机气缸及内部结构示意图，通过滑片、弹簧将压缩机气缸的工作腔分隔为吸气腔、压缩腔，低温低压的冷媒气体从气缸入口进入吸气腔，被曲轴及环形活塞压缩为高温高压的气体后从排气口排除至壳体内。蒸发器流出的低温低压的气体进入分液器后依次流经吸气管、气缸入口进入压缩机泵体组件内部被压缩成高温高压的气体，后从排气孔排除流经电机件的间隙从上盖的排气口进入冷凝器，此时完成气体的压缩过程。

目前常规压缩机技术方案，其最高转速范围没有落在进气流路的共振区间内，但对于超高速压缩机的转速范围，将使得压缩机转速范围包含着进气流路的共振区间，共振频率点的选择会影响到压缩机在整个运行频段内的能力变化趋势，因此，为了满足压缩机的超高转速条件下的能力要求，须适应性地进行分液器设计方法的创新。

根据上述问题，本方案提供一种旋转式压缩机最高运转频率与吸气共振区间相匹配的方法，使得压缩机处于最高运转频率时激发吸气共振，从而使得制冷(热)能力提升。当压缩机最高运转频率fmax、泵体组件排量v(单位cm³)一定的情况下，进气流路长度l(cm)满足关系式：0.02fmax≤100k/(kl+1)≤0.022fmax，其中k∈[0.06，0.13]。通过设计相关的进气流路长度，从而改变进气流路的固有频率区间，从而改变压缩机的吸气共振频率区间，使得压缩机最高运转频率区间与吸气共振区间相匹配，从而使得压缩机处于最高运转频率点时因吸气共振作用使得容积效率提升。

图3给出了一种实施例的容积效率变化图，此双缸压缩机最高运转频率fmax＝180hz、排量v＝20cm³，两个输气管对应的k值分别为k1＝0.068，k2＝0.06，从图中可看出从140hz开始，在超高速运转频率区间中容积效率峰值明显后移，最高频运转状态制冷(热)能力相较于常规技术方案得到大幅提升。对于超高速压缩机来说，通过最高运行频率区间与吸气共振区间进行匹配，从而提高空调系统全年性能系数(apf)。

图4给出本技术方案上述实施例的噪声情况，在0～2500hz内常规压缩机各倍频峰值均大于本技术方案实施例，从图中可看出本方案对于低频段噪声具有一定降噪效果。这是因为该技术方案通过设计吸气管的长度及管径，改变进气流路的结构，从而改变进气流路及气柱的模态，同时相较于常规压缩机，本专利技术方案的压缩机具有进气流路刚度大、振动幅值小等特点，可有效降低噪声频谱内低频段噪声总值(db)，从而可以减少降噪方面的资源投入。

由于本技术方案通过将吸气共振与最高运行频率点匹配，可使得压缩机在超高速的运转状态下能力提升及最高频率点前的能效提升，从而使得压缩机具有大排量、高转速的运行特点，相同排量下，可大幅提升压缩机制冷(制热)能力。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。