旋轉式壓縮機和具有其的製冷系統的製作方法
2023-10-22 22:45:32 1
本發明涉及製冷技術領域，尤其是涉及一種旋轉式壓縮機和具有該旋轉式壓縮機的製冷系統。
背景技術：
在冬季，空調系統在低溫環境下的制熱能力將大幅度衰減，無法達到用戶需熱量的需求。原因如下：第一：低溫環境下，壓縮機吸氣口處製冷劑密度較小，導致製冷劑吸入量降低，進而影響空調系統的制熱量；第二：由於室內外溫差較大，空調系統蒸發溫度與冷凝溫度差異懸殊，節流後會閃發出大量氣體，導致蒸發器不同流路間製冷劑分配不均勻，影響蒸發器換熱效率，同時由於這些閃發氣體進入蒸發器吸收的熱量較小，而擠佔蒸發器管道空間卻很大，使管道很大表面積失去液體傳導的功能，進一步影響了蒸發器的換熱效率。
為了解決該難題，近年來，將氣體冷媒噴射方式應用在壓縮機和冷凍循環上倍受人們關注，特別是運用雙缸旋轉壓縮機的特徵的研究取得了階段性的進展。在製冷工況下，進入室內換熱器的冷媒幹度相對不大，要求從閃發器吸氣的壓縮腔容積與主缸容積比較小，而制熱工況時，特別是低溫制熱，進入室外換熱器的冷媒幹度相對較大，因此需要更大的壓縮腔從閃發器吸入氣體，但在APF(全年能源消耗效率)標準中，製冷工況佔比相對較大，獨立壓縮的氣缸參數一般按製冷工況要求進行設計，這樣便會限制制熱工況下的制熱量的提高幅度，為此需要改進。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明提出一種旋轉式壓縮機，該旋轉式壓縮機可以調節從製冷系統的閃蒸器中吸入冷媒的壓縮腔的容積，從而應用該旋轉式壓縮機有利於提高製冷系統的製冷量和制熱量。
本發明還提出一種具有該旋轉式壓縮機的製冷系統。
所述製冷系統具有閃蒸器，根據本發明第一方面實施例的旋轉式壓縮機包括：機殼，所述機殼上設有回氣口和出氣口；第一氣缸，所述第一氣缸上設有第一吸氣口、第一排氣口和第一滑片槽，所述第一吸氣口和所述第一排氣口分別設在所述第一滑片槽的兩側，所述第一吸氣口與所述閃蒸器的氣態冷媒開口相連；第一滾子，所述第一滾子可偏心轉動地設在所述第一氣缸內；第一滑片，所述第一滑片可滑動地設在所述第一滑片槽內且其內端止抵在所述第一滾子上；第二氣缸，所述第二氣缸上設有第二吸氣口、第三吸氣口、第二排氣口、第三排氣口、第二滑片槽和第三滑片槽，所述第二吸氣口和所述第三排氣口分別設在所述第二滑片槽的兩側，所述第二排氣口和所述第三吸氣口分別設在所述第三滑片槽的兩側，所述第三吸氣口與所述閃蒸器的氣態冷媒開口相連，所述第二吸氣口與所述回氣口相連；第二滾子，所述第二滾子可偏心轉動地設在所述第二氣缸內；第二滑片和第三滑片，所述第二滑片可滑動地設在所述第二滑片槽內且其內端止抵在所述第二滾子上，所述第三滑片可滑動地設在所述第三滑片槽內且其內端止抵在所述第二滾子上，其中，所述第二滑片、所述第三滑片和所述第二滾子將所述第二氣缸的內腔分隔成第二壓縮腔和第三壓縮腔，所述第二壓縮腔和所述第三壓縮腔並聯，所述第一滑片槽的尾端設有背壓腔，所述背壓腔被構造成可選擇性的與所述出氣口、所述第一吸氣口或所述第二吸氣口中的一個連通。
根據本發明實施例的旋轉式壓縮機，通過使第一氣缸構造成即可加載又可卸載的結構，從而可以調節從製冷系統的閃蒸器中吸入冷媒的壓縮腔的容積，從而應用該旋轉式壓縮機有利於提高製冷系統的製冷量和制熱量。
在一些優選實施例中，所述第二滑片槽的中心線與所述第三滑片槽的中心線之間的夾角θ的範圍為15°～50°。
在一些優選實施例中，其中在所述第一氣缸內由所述第一滾子和所述第一滑片分隔出第一壓縮腔，所述第一壓縮腔的最大容積為V1，其中所述第二滑片、所述第三滑片和所述第二滾子之間所限定出的與所述第二吸氣口連通的第二壓縮腔的最大容積為V2，所述第二滑片、所述第三滑片和所述第二滾子之間所限定出的與所述第三吸氣口連通的第三壓縮腔的最大容積為V3，其中，所述第一壓縮腔的最大容積V1、所述第二壓縮腔的最大容積V2、所述第三壓縮腔的最大容積V3之間滿足如下關係式：0.03≤V3/V2≤0.20，0.20≤(V3+V1)/V2≤0.4。
根據本發明第二方面實施例的製冷系統，包括：根據本發明第一方面所述的旋轉式壓縮機；四通換向閥，所述四通換向閥包括第一閥口至第四閥口，所述第一閥口與所述旋轉式壓縮機的出氣口相連，所述第四閥口與所述回氣口相連；閃蒸器，所述閃蒸器具有第一冷媒開口、氣態冷媒開口和第二冷媒開口，所述閃蒸器的氣態冷媒開口與所述第一氣缸的第一吸氣口和所述第二氣缸的第三吸氣口相連；室內換熱器和第一節流裝置，所述室內換熱器與所述第一節流裝置串聯後，所述室內換熱器與所述第二閥口相連，所述第一節流裝置與所述閃蒸器的第一冷媒開口相連；室外換熱器和第二節流裝置，所述室外換熱器與所述第二節流裝置串聯後，所述室外換熱器與所述第三閥口相連，所述第二節流裝置與所述閃蒸器的第二冷媒開口相連。
根據本發明實施例的製冷系統，通過設置該旋轉式壓縮機，從而製冷量和制熱量均可以被提高。
本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
附圖說明
本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是根據本發明實施例的製冷系統的系統原理圖；
圖2是根據本發明實施例的旋轉式壓縮機的局部結構示意圖；
圖3是根據本發明實施例的旋轉式壓縮機的第二氣缸的結構示意圖。
附圖標記：
製冷系統100；
旋轉式壓縮機10；
機殼1；回氣口11；出氣口12；
第一氣缸2；第一滾子3；第一滑片4；
第二氣缸5；第二吸氣口51；第二排氣口52；第三吸氣口53；第三排氣口54；第二滑片槽55；第三滑片槽56；
第二滾子6；
第二滑片71；第三滑片72；第二壓縮腔73；第三壓縮腔74；
曲軸8；
四通換向閥20；第一閥口201；第二閥口202；第三閥口203；第四閥口204；
閃蒸器30；第一冷媒開口301；氣態冷媒開口302；第二冷媒開口303；
室內換熱器40；第一節流裝置50；室外換熱器60；第二節流裝置70；
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
首先需要說明的是，根據本發明實施例的製冷系統100為即具有製冷循環、又具有制熱循環的雙循環製冷系統100。該製冷系統100包括閃蒸器30，該閃蒸器30具有第一冷媒開口301、氣態冷媒開口302和第二冷媒開口303，其中第一冷媒開口301和第二冷媒開口303均可用於冷媒的進入和排出，例如當外部的冷媒從閃蒸器30的第一冷媒開口301進入到閃蒸器30內後，經過氣液分離後，液態冷媒可以從第二冷媒開口303排出，氣態冷媒可以從氣態冷媒開口302排出；相對應地，當外部的冷媒從閃蒸器30的第二冷媒開口303進入到閃蒸器30內後，經過氣液分離後，液態冷媒可以從第一冷媒開口301排出，氣態冷媒可以從氣態冷媒開口302排出。
下面首先參考圖1-圖3描述根據本發明實施例的用於製冷系統100的旋轉式壓縮機10。
根據本發明實施例的旋轉式壓縮機10包括：機殼1、第一氣缸2、第一滾子3、第一滑片4、第二氣缸5、第二滾子6、第二滑片71和第三滑片72。
機殼1內限定出安裝腔，機殼1上設有回氣口11和出氣口12，出氣口12用於將機殼1內的已壓縮的冷媒排出，回氣口11用於使經過外部的製冷或制熱循環的冷媒回到壓縮機內部進行再次壓縮。
第一氣缸2和第二氣缸5均設置在安裝腔內，第一氣缸2和第二氣缸5在上下方向上間隔開布置，二者之間可以設置隔板。
第一氣缸2上設有第一吸氣口、第一排氣口和第一滑片4槽，第一吸氣口和第一排氣口分別設在第一滑片4槽的兩側，第一吸氣口與閃蒸器30的氣態冷媒開口302相連，第一滾子3可偏心轉動地設在第一氣缸2內，第一滑片4可滑動地設在第一滑片4槽內且其內端止抵在第一滾子3上。當然可以理解的是，旋轉式壓縮機10內還設有曲軸8和電機(圖未示出)，電機驅動曲軸8旋轉，第一滾子3套設在曲軸8上並且在曲軸8的帶動下在第一氣缸2內偏心轉動。其中第一吸氣口用於冷媒的吸入，第一排氣口用於冷媒的排出，第一滑片4的內端止抵在第一滾子3的外壁上，當第一滾子3在第一氣缸2內偏心轉動時，第一吸氣口從閃蒸器30的氣態冷媒開口302吸入冷媒，進入到第一氣缸2內的冷媒氣體在第一滾子3的轉動下進行壓縮，壓縮後的冷媒氣體可以從第一排氣口排出到機殼1的內腔中，從而再經出氣口12排出旋轉式壓縮機10。
如圖3所示，在本發明的實施例中，第二氣缸5上設有第二吸氣口51、第三吸氣口53、第二排氣口52、第三排氣口54、第二滑片槽55和第三滑片槽56，第二吸氣口51和第三排氣口54分別設在第二滑片槽55的兩側，第二排氣口52和第三吸氣口53分別設在第二滑片槽55的兩側，第三吸氣口53與閃蒸器30的氣態冷媒開口302相連，第二吸氣口51與回氣口11相連，第二滾子6可偏心轉動地設在第二氣缸5內，第二滑片71可滑動地設在第二滑片槽55內且其內端止抵在第二滾子6上，第三滑片72可滑動地設在第三滑片槽56內且其內端止抵在第二滾子6上。
其中，第二滑片71、第三滑片72和第二滾子6將第二氣缸5的內腔分隔成第二壓縮腔73和第三壓縮腔74，第二壓縮腔73和第三壓縮腔74並聯。也就是說，第二氣缸5的內腔具有兩個壓縮腔，具體而言第二壓縮腔73為第二滑片71的過第二氣缸5圓心的中心線與第三滑片72的過第二氣缸5圓心的中心線所限定的空間，再與第二滾子6的外壁共同構成的空間，其中該第二壓縮腔73是與第二吸氣口51連通的空間；同理，第三壓縮腔74為第二滑片71的過第二氣缸5圓心的中心線與第三滑片72的過第二氣缸5圓心的中心線所限定的空間，再與第二滾子6的外壁共同構成的空間，其中該第三壓縮腔74是與第三吸氣口53連通的空間。
「第二壓縮腔73和第三壓縮腔74並聯」是指第二壓縮腔73的第二吸氣口51和第三壓縮腔74的第三吸氣口53共同從外部吸入冷媒，在第二滾子6的偏心轉動下，冷媒氣體在第二壓縮腔73和第三壓縮腔74內分別進行壓縮後，再分別從第二排氣口52和第三排氣口54排出到機殼1的內腔中，從而再經出氣口12排出旋轉式壓縮機10。進一步地，在本發明的實施例中，第三吸氣口53與閃蒸器30的氣態冷媒開口302相連，第二吸氣口51與回氣口11相連，也就是說，第二壓縮腔73用於從回氣口11吸入冷媒氣體進行壓縮，第三壓縮腔74用於從閃蒸器30的氣態冷媒開口302吸入冷媒氣體進行壓縮。由此構成第二壓縮腔73和第三壓縮腔74的分別壓縮的並聯結構形式。
其中，在本發明的實施例中，第一滑片4槽的尾端設有背壓腔，背壓腔被構造成可選擇性的與出氣口12、第一吸氣口或第二吸氣口51中的一個連通。從而第一氣缸2可以被加載或者卸載，即第一氣缸2可以參與旋轉式壓縮機10的壓縮工作，第一氣缸2還可以被卸載而停止對氣態冷媒的壓縮。
具體地，當背壓腔與出氣口12連通時，背壓腔處的壓力為高壓，此時第一氣缸2被加載，第一滑片4在第一滑片4槽內可滑動；當背壓腔與第一吸氣口或第二吸氣口51連通時，背壓腔處的壓力為低壓，此時第一氣缸2被卸載，第一滑片4在第一滑片4槽內停止滑動。由此，當第一氣缸2被加載時，從閃蒸器30的氣態冷媒開口302排出的冷媒既可以進入到第一氣缸2內進行壓縮，又可以進入到第二氣缸5的第二壓縮腔73內進行壓縮，因而從閃蒸器30吸入氣體的壓縮腔的空間較大，從而滿足制熱工況時的要求，有利於提高制熱量；而當第一氣缸2被卸載時，從閃蒸器30的氣態冷媒開口302排出的冷媒既只可以進入到第二氣缸5的第二壓縮腔73內進行壓縮，因而從閃蒸器30吸入氣體的壓縮腔的空間變小，從而滿足製冷工況時的要求，有利於提高製冷量。
綜上，根據本發明實施例的旋轉式壓縮機10，通過使第一氣缸2構造成即可加載又可卸載的結構，從而可以調節從製冷系統100的閃蒸器30中吸入冷媒的壓縮腔的容積，從而應用該旋轉式壓縮機10有利於提高製冷系統100的製冷量和制熱量。
下面參考圖1-圖3詳細描述根據本發明實施例的旋轉式壓縮機10。
如圖2和圖3所示，第二滑片槽55的中心線與第三滑片槽56的中心線之間的夾角θ的範圍為15°～50°。由此可以使第二壓縮腔73和第三壓縮腔74的容積分布更加合理，可以使第二氣缸5既可以滿足從回氣口11吸入冷媒的壓縮能力，又可以滿足從閃蒸器30吸入的冷媒的壓縮能力。
如圖3所示的示例中，第二滑片槽55位於第三滑片槽56的第二滾子6滾動方向的15°～50°，其中第二滾子6在圖3中沿逆時針方向轉動，第二滑片槽55則位於第三滑片槽56的逆時針方向的15°～50°範圍內。
在本發明的實施例中，在第一氣缸2內由第一滾子3和第一滑片4所分隔出第一壓縮腔，第一壓縮腔的最大容積為V1，其中需要說明的是，第一壓縮腔在第一滾子3的偏心轉動的過程中是變化的，而當第一滾子3與第一氣缸2的內壁交點位於第一滑片4槽的中心線上且第一滑片4被第一滾子3壓迫到完全縮回到第一滑片4槽內時，此時第一滾子3的外壁和第一氣缸2的內壁之間所限定出的空間即為第一壓縮腔的最大容積為V1。
其中第二滑片71、第三滑片72和第二滾子6之間所限定出的與第二吸氣口51連通的第二壓縮腔73的最大容積為V2，其中，第二壓縮腔73為第二滑片71的過第二氣缸5圓心的中心線與第三滑片72的過第二氣缸5圓心的中心線所限定的空間，再與第二滾子6的外壁共同構成的空間，其中該第二壓縮腔73是與第二吸氣口51連通的空間，當第二滾子6轉動時，第二壓縮腔73的容積是不斷變化的，而當第二滾子6與第二氣缸5的內壁交點位於第二滑片槽55的中心線上且第二滑片71被第二滾子6壓迫到完全縮回到第二滑片槽55內時，此時第二滾子6的外壁、第一滑片4和第二氣缸5的內壁之間所限定出的空間即為第二壓縮腔73的最大容積為V2。
同理地，第二滑片71、第三滑片72和第二滾子6之間所限定出的與第三吸氣口53連通的第三壓縮腔74的最大容積為V3，其中，第三壓縮腔74為第二滑片71的過第二氣缸5圓心的中心線與第三滑片72的過第二氣缸5圓心的中心線所限定的空間，再與第二滾子6的外壁共同構成的空間，其中該第三壓縮腔74是與第三吸氣口53連通的空間，當第二滾子6轉動時，第三壓縮腔74的容積是不斷變化的，而當第二滾子6與第二氣缸5的內壁交點位於第三滑片槽56的中心線上且第三滑片72被第二滾子6壓迫到完全縮回到第三滑片槽56內時，此時第二滾子6的外壁、第一滑片4和第二氣缸5的內壁之間所限定出的空間即為第三壓縮腔74的最大容積為V3。
在本發明的實施例中，第一壓縮腔的最大容積V1、第二壓縮腔73的最大容積V2、第三壓縮腔74的最大容積V3之間滿足如下關係式：0.03≤V3/V2≤0.20，0.20≤(V3+V1)/V2≤0.4。由此，第一壓縮腔、第二壓縮腔73和第三壓縮腔74的容積分布更加合理，可以使第一氣缸2和第二氣缸5既可以滿足從回氣口11吸入冷媒的壓縮能力，又可以滿足從閃蒸器30吸入的冷媒的壓縮能力，由此旋轉式壓縮機10應用到製冷系統100後，更加利於製冷系統100的製冷量和制熱量的提高。
下面參考圖1描述根據本發明第二方面實施例的製冷系統100。
如圖1所示，根據本發明實施例的製冷系統100包括：旋轉式壓縮機10、四通換向閥20、閃蒸器30、室內換熱器40、第一節流裝置50、室外換熱器60和第二節流裝置70。
其中該旋轉式壓縮機10為根據本發明第一方面實施例的旋轉式壓縮機10，四通換向閥20包括第一閥口201、第二閥口202、第三閥口203和第四閥口204，第一閥口201與旋轉式壓縮機10的出氣口12相連，第四閥口204與回氣口11相連，其中第一閥口201可選擇的與第二閥口202和第三閥口203中的一個連通，第四閥口204可選擇的與第二閥口202和第三閥口203中的另一個連通。
閃蒸器30具有第一冷媒開口301、氣態冷媒開口302和第二冷媒開口303，其中第一冷媒開口301和第二冷媒開口303均可用於冷媒的進入和排出，例如當外部的冷媒從閃蒸器30的第一冷媒開口301進入到閃蒸器30內後，經過氣液分離後，液態冷媒可以從第二冷媒開口303排出，氣態冷媒可以從氣態冷媒開口302排出；相對應地，當外部的冷媒從閃蒸器30的第二冷媒開口303進入到閃蒸器30內後，經過氣液分離後，液態冷媒可以從第一冷媒開口301排出，氣態冷媒可以從氣態冷媒開口302排出。
閃蒸器30的氣態冷媒開口302與第一氣缸2的第一吸氣口和第二氣缸5的第三吸氣口53相連，室內換熱器40與第一節流裝置50串聯後，室內換熱器40與第二閥口202相連，第一節流裝置50與閃蒸器30的第一冷媒開口301相連，室外換熱器60與第二節流裝置70串聯後，室外換熱器60與第三閥口203相連，第二節流裝置70與閃蒸器30的第二冷媒開口303相連。
第一氣缸2的第一排氣口，第二氣缸5的第二排氣口52和第三排氣口54均與機殼1的內腔連通，即無論冷媒在第一氣缸2內壓縮，還是在第二氣缸5內壓縮，均排到機殼1內，再從出氣口12排出旋轉式壓縮機10，由於第一閥口201與旋轉式壓縮機10的出氣口12相連，因此從旋轉式壓縮機10的出氣口12排出的高壓冷媒經第一閥口201進入到系統內參與循環。
第四閥口204與回氣口11相連，第二氣缸5的第二吸氣口51與所述回氣口11相連，由此從系統參與循環後的冷媒經第四閥口204回到旋轉式壓縮機10的第二氣缸5的第二壓縮腔73內進行壓縮。
其中，第一吸氣口與閃蒸器30的氣態冷媒開口302相連，第三吸氣口53與閃蒸器30的氣態冷媒開口302相連，因此在系統循環的過程中，從閃蒸器30排出的氣態冷媒，可以進入到第一氣缸2的第一壓縮腔內進行壓縮，或者也可以進入到第二氣缸5的第三壓縮腔74內進行壓縮。
由於第一氣缸2可以被加載或者可以被卸載，因此第一壓縮腔可選擇的從閃蒸器30吸入冷媒，從而可以調節從製冷系統100的閃蒸器30中吸入冷媒的壓縮腔的容積，從而應用該旋轉式壓縮機10有利於提高製冷系統100的製冷量和制熱量。因此根據本發明實施例的製冷系統100，通過設置該旋轉式壓縮機10，製冷量和制熱量均可以被提高。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。