一种多级压缩机及空调系统、多级压缩机的控制方法 |
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| 申请号 | CN201610281144.8 | 申请日 | 2016-04-28 | 公开(公告)号 | CN105782041A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
| 申请人 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司; | 发明人 | 黄辉; 吴健; 胡余生; 魏会军; 杨欧翔; 陈圣; 罗惠芳; 邹鹏; 柯达俊; 陈瑞祥; 尚文海; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种多级 压缩机 及 空调 系统、多级压缩机的控制方法，该多级压缩机包括至少一个高压级 气缸 和至少一个低压级气缸(14)，所述低压级气缸(14)的吸气侧对应的 侧壁 上设有旁通口(11)，所述旁通口(11)与该低压级气缸(14)的吸气口(13)通过旁通回流流道(12)相连通，且所述旁通回流流道(12)设有控制气流通断的控制机构。如此设置，本发明提供的多级压缩机，能够实现压缩机容积比可以调节，压缩机不再是固定的一个容积比，这样能够使压缩机在不同工况负载下运行时，将容积比调节到该工况对应的最优容积比，使该压缩机的工况适应性更好，相比固定容积比的多级压缩机整体的综合能效更好。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多级压缩机，包括至少一个高压级气缸和至少一个低压级气缸(14)，其特征在于，所述低压级气缸(14)的吸气侧对应的侧壁上设有旁通口(11)，所述旁通口(11)与该低压级气缸(14)的吸气口(13)通过旁通回流流道(12)相连通，且所述旁通回流流道(12)设有控制气流通断的控制机构。 |
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| 说明书全文 | 一种多级压缩机及空调系统、多级压缩机的控制方法技术领域[0001] 本发明涉及空调技术领域，更具体地说，涉及一种多级压缩机及空调系统、多级压缩机的控制方法。 背景技术[0002] 随着世界范围内对空调能效要求的提高，如何提高压缩机综合能效是本领域技术人员亟待解决的技术问题。现有技术主要以改变压缩机排量来提高压缩机的环境适应性，或采用双级增焓技术提高压缩机高温/低温工况下的能力及能效比。 [0003] 申请号为CN200910178425.0和申请号为CN201120255956.8的专利文献分别公开了一种可变容量的压缩机，其通过在单级压缩机的气缸上设置旁通孔，以使吸气腔部分容积卸载，从而使压缩机变排量(两级变排量)运行，达到降功耗和适应不同工况的目的。申请号为CN201220417370.1的专利文献公开了一种双缸压缩机，其通过第一气缸在卸载状态与工作状态的切换，实现压缩机单缸单级运行和双缸双级运行两种状态。申请号CN200680001489.8的专利文献公布了一种多缸变容压缩机，其通过对某一滑片进行限制或释放，达到使对应气缸在卸载与工装状态间切换。 [0004] 现有技术中的上述单级变容压缩机虽能实现排量的变化，但其在超低温等恶劣工况下的能效依然较低，其工况适应范围较窄。而普通双级增焓压缩机的容积比无法进行调节，致使其对运行工况的适应能力较差，若保证压缩机低温工况和高温工况下的能效，其普通工况下运行时的能效又会大幅下降，二者无法兼顾。 [0005] 因此，如何在实现多级压缩机的容积比可调的基础上，同时保证该压缩机具有较好的能效，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。 发明内容[0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多级压缩机，能够实现压缩机容积比可以调节，压缩机不再是固定的一个容积比，这样能够使压缩机在不同工况负载下运行时，将容积比调节到该工况对应的最优容积比，使该压缩机的工况适应性更好，相比固定容积比的多级压缩机整体的综合能效更好。 [0007] 本发明提供的一种多级压缩机，包括至少一个高压级气缸和至少一个低压级气缸(14)，所述低压级气缸(14)的吸气侧对应的侧壁上设有旁通口(11)，所述旁通口(11)与该低压级气缸(14)的吸气口(13)通过旁通回流流道(12)相连通，且所述旁通回流流道(12)设有控制气流通断的控制机构。 [0008] 优选地，所述旁通回流流道(12)设置在所述低压级气缸(14)内部，所述旁通口(11)与所述高压级气缸(14)内的滑片之间的圆心角小于180°。 [0009] 优选地，所述控制机构包括设置在所述旁通回流流道(12)内的阻隔件(15)、用于驱动所述阻隔件(15)打开或关闭所述旁通回流流道(12)的控制气体流路(16)和弹性件(17)；当向所述控制气体流路(16)提供高压或中压气体时，在高压或中压气体的压力作用下，所述阻隔件(15)位移至阻断位，所述旁通回流流道(12)被阻断，且所述阻隔件(15)压缩所述弹性件(17)处于压缩状态；当向所述控制气体流路(16)提供低压气体时，在所述弹性件(17)恢复形变的作用力的驱动下，所述阻隔件(15)位移至导通位，所述旁通回流流道(12)导通。 [0010] 优选地，压缩机的出气口与所述控制气体流路(16)通过高压管路相连通；压缩机的分液器(26)的出气口与所述控制气体流路(16)通过低压管路相连通；所述多级压缩机还包括用于控制所述高压管路和所述低压管路导通或截止的阀门装置，所述高压管路和所述低压管路，其中一个为导通状态时、另一个为截止状态。 [0011] 优选地，还包括增焓部件(19)和中压管路，所述增焓部件通过所述中压管路与所述控制气体流路(16)相连通；压缩机的分液器(26)的出气口与所述控制气体流路(16)通过低压管路相连通；所述多级压缩机还包括用于控制所述中压管路和所述低压管路导通或截止的阀门装置，所述中压管路和所述低压管路，其中一个为导通状态时、另一个为截止状态。 [0012] 优选地，所述旁通回流流道(12)为设置在所述高压级气缸的外侧的外部管路，所述外部管路一端与所述旁通口(11)相连，另一端与所述吸气口(13)相连，所述控制机构为控制所述外部管路通断的控制阀(25)。 [0013] 优选地，所述低压级气缸(14)及与其相邻的法兰和隔板的对应位置设有插销孔(18)，且所述插销孔(18)经过所述旁通回流流道(12)，所述阻隔件(15)为设置于所述插销孔(18)内的插销，所述插销孔(18)与所述弹性件(17)相抵、且与所述控制气体流路(16)相通。 [0014] 优选地，所述插销与所述弹性件(17)相接触的一端设有凹槽，所述弹性件(17)伸入至所述凹槽中。 [0015] 本发明还提供了一种空调系统，包括如上任一项所述的多级压缩机。 [0016] 本发明还提供了一种多级压缩机的控制方法，基于如上所述的多级压缩机，包括步骤： [0017] 所述多级压缩机若要实现大容积比双级运行模式时，则控制所述阀门装置使所述高压管路导通、所述低压管路截止，所述压缩机的出气口通过所述高压管路向所述控制气体流路(16)提供高压气体，在高压气体的压力作用下，所述阻隔件(15)位移至阻断位，所述旁通回流流道(12)被阻断，且所述阻隔件(15)压缩所述弹性件(17)处于压缩状态； [0018] 所述多级压缩机若要实现小容积比双级运行模式时，则控制所述阀门装置使所述高压管路截止、所述低压管路导通，所述分液器的出气口通过所述低压管路向所述控制气体流路(16)提供低压气体，在所述弹性件(17)恢复形变的作用力的驱动下，所述阻隔件(15)位移至导通位，所述旁通回流流道(12)导通。 [0019] 本发明还提供了一种多级压缩机的控制方法，基于如上所述的多级压缩机，包括步骤： [0020] 所述多级压缩机若要实现大容积比双级运行模式时，则控制所述阀门装置使所述中压管路导通、所述低压管路截止，所述增焓部件(19)通过所述中压管路向所述控制气体流路(16)提供中压气体，在中压气体的压力作用下，所述阻隔件(15)位移至阻断位，所述旁通回流流道(12)被阻断，且所述阻隔件(15)压缩所述弹性件(17)处于压缩状态； [0021] 所述多级压缩机若要实现小容积比双级运行模式时，则控制所述阀门装置使所述低压管路导通、所述中压管路截止，所述分液器(26)的出气口通过所述低压管路向所述控制气体流路(16)提供低压气体，在所述弹性件(17)恢复形变的作用力的驱动下，所述阻隔件(15)位移至导通位，所述旁通回流流道(12)导通。 [0022] 本发明还提供了一种多级压缩机的控制方法，基于如上所述的多级压缩机，包括步骤： [0023] 所述多级压缩机若要实现大容积比双级运行模式时，则控制所述控制阀(25)截止，使所述外部管路被阻断； [0024] 所述多级压缩机若要实现小容积比双级运行模式时，则控制所述控制阀(25)导通，使所述外部管路导通，所述高压级气缸的吸气腔气体回流至所述吸气口(13)。 [0025] 本发明提供的技术方案中，当控制机构控制旁通回流流道处于导通状态时，低压级气缸的吸气侧内的气体通过旁通回流流道回流到该气缸的吸气口，压缩机实现了小排量大容积比双级压缩的运行模式。当控制机构控制旁通回流流道处于截止状态时，低压级气缸的吸气侧内的气体不能通过旁通回流流道回流到该气缸的吸气口，压缩机实现大排量小容积比双级压缩的运行模式。如此设置，能够实现压缩机容积比可以调节，压缩机不再是固定的一个容积比，这样能够使压缩机在不同工况负载下运行时，将容积比调节到该工况对应的最优容积比，使该压缩机的工况适应性更好，相比固定容积比的多级压缩机整体的综合能效更好。附图说明 [0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0027] 图1为本发明第一种实施例中压缩机及其系统运行原理图； [0028] 图2为本发明第一种实施例中压缩机外观示意图； [0029] 图3为本发明第一种实施例中压缩机内部冷媒流路示意图； [0030] 图4为本发明第一种实施例中压缩机结构简图； [0031] 图5为本发明第一种实施例中压缩机的低压级气缸结构示意图； [0032] 图6为本发明第一种实施例中下法兰示意图； [0033] 图7-1为本发明第一种实施例中旁通回流流道处于阻断状态时示意图； [0034] 图7-2为本发明第一种实施例中旁通回流流道处于导通状态时示意图； [0035] 图8为本发明第二种实施例中压缩机及其运行原理图； [0036] 图9为本发明第二种实施例中压缩机内部结构简图； [0037] 图10为本发明第二种实施例中压缩机冷媒流路示意图； [0038] 图11为本发明第二种实施例中上隔板示意图； [0039] 图12为本发明第二种实施例中上法兰示意图； [0040] 图13-1为本发明第二种实施例中旁通回流流道处于阻断状态示意图； [0041] 图13-2为本发明第二种实施例中旁通回流流道处于阻断状态示意图； [0042] 图14为本发明第三种实施例中压缩机及其运行原理图； [0043] 图15为本发明第三种实施例中低压级气缸示意图； [0044] 图16为本发明第四种实施例中压缩机及其运行原理图； [0045] 图17为本发明第五种实施例中压缩机及其运行原理图。 [0046] 图1-图17中： [0047] 旁通口—11、旁通回流流道—12、吸气口—13、低压级气缸—14、阻隔件--15、控制气体流路—16、弹性件—17、插销孔—18、增焓部件—19、第一电磁阀—20、第二电磁阀—21、上隔板空腔—22、中间流道—23、增焓口—24、控制阀—25、分液器—26。 具体实施方式[0048] 本具体实施方式的核心在于提供一种多级压缩机，其能够实现压缩机容积比可以调节，压缩机不再是固定的一个容积比，这样能够使压缩机在不同工况负载下运行时，将容积比调节到该工况对应的最优容积比，使该压缩机的工况适应性更好，相比固定容积比的多级压缩机整体的综合能效更好。本具体实施方式的核心还在于提供一种包括上述多级压缩机的空调系统。 [0049] 以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。 [0050] 请参阅图1-图17，本具体实施方式提供的多级压缩机，其具有两个及以上个气缸，其中一个或以上为低压级气缸14，一个或以上为高压级气缸。在低压级气缸14的吸气侧设置有旁通口11，旁通口11通过旁通回流流道12与气缸的吸气口13连通。 [0051] 本具体实施方式提供的技术方案中，当控制机构控制旁通回流流道12处于导通状态时，低压级气缸14的吸气侧内的气体通过旁通回流流道12回流到该气缸的吸气口13，压缩机实现了小排量大容积比双级压缩的运行模式。当控制机构控制旁通回流流道12处于截止状态时，低压级气缸14的吸气侧内的气体不能通过旁通回流流道12回流到该气缸的吸气口13，压缩机实现大排量小容积比双级压缩的运行模式。如此设置，能够实现压缩机容积比可以调节，压缩机不再是固定的一个容积比，这样能够使压缩机在不同工况负载下运行时，将容积比调节到该工况对应的最优容积比，使该压缩机的工况适应性更好，相比固定容积比的多级压缩机整体的综合能效更好。 [0052] 另外，本具体实施方式的优选方案中，气缸上旁通口11的开设角度θ小于180°，通过调整旁通口11的开设角度，可实现多级压缩机容积比在0.3～1.0范围变化，以使多级压缩机容积比处于较合适的范围内。需要说明的是，上述开设角度是指旁通口与滑片之间的圆心角度，另外，上述开设角度θ是以旁通口的中心为起始点，经过吸气口13之后到达滑片位置的圆心角，具体请参照图5。 [0053] 本具体实施方式的优选方案中，控制机构可以包括阻隔件15、控制气体流路16及弹性件17，其中，阻隔件15设置在旁通回流流道12内，阻隔件15可以在旁通回流流道12内进行位移，以使旁通回流流道12处于打开或关闭状态。控制气体流路16和弹性件17用于驱动阻隔件15打开或关闭旁通回流流道12，当控制气体流路16提供高压气体时，在高压气体的压力作用下，阻隔件15位移至阻断位，旁通回流流道12被阻断，且阻隔件15压缩弹性件17处于压缩状态；当控制气体流路16停止提供高压气体时，在弹性件17恢复形变的作用力的驱动下，阻隔件15位移至导通位，旁通回流流道12导通。上述控制机构也可为电磁阀等装置，只需能够控制旁通回流流道12的通断即可。 [0054] 上述阻隔件15可以具体为插销，当然也可为隔板等部件，低压级气缸14及与其相邻的下法兰和隔板的对应位置设有插销孔18，且插销孔18经过旁通回流流道12，阻隔件15为设置于所述插销孔18内的插销，插销孔18的一端受弹性件17支撑，另一端与控制气体流路16相通。 [0055] 下面内容，将结合多个具体实施例对本发明进行详细介绍。 [0056] 在第一种实施例中，低压级气缸14上设置有旁通口11、插销孔18和旁通回流流道12、吸气口13，低压级气缸14吸气腔气体可经旁通口11、旁通回流流道12与气缸的吸气口13连通，(见图5)。下法兰设置有插销孔18(见图6)。隔板上设置有中间流道23、与下法兰的插销孔相对应的插销孔(见图7)。下法兰设置有一级排气空腔。插销尾部设置有弹簧容纳孔，插销尾部与低压级气缸14吸气腔连通，头部与控制气体流路16连通，变容控制机构位置及气缸工作状态示意图，见图8。 [0057] 本实施例中增焓口24、中间流道23共同组成泵体内部中压冷媒流道，并与增焓部件19、一级排气空腔和低压级气缸14吸气口13连通。 [0058] 第一种实施中压缩机的变容控制方式通过控制插销头部的压力切换来实现(见图1)。当第一电磁阀20导通，电磁阀关闭，插销头部引入高压，插销头部与插销尾部存在一定的压差，依靠压差所产生的作用力将克服弹簧的弹力推动插销往尾部方向运动，此时气缸旁通回流流道12被阻断，气缸吸气腔气体将无法回流到吸气口13，从而实现压缩机大容积比双级运行模式(见图1、图7-1)。当第一电磁阀20关闭，第二电磁阀21导通时，插销头部引入分液器26的出口的低压，此压力小于插销尾部压力，在弹簧的弹力作用下推动插销往头部方向运动，此时气缸旁通回流流道12畅通，吸气腔气体将通过旁通回流流道12回流到吸气口13，从而实现压缩机小容积比双级运行模式(见图1、图7-2)。 [0059] 在第二种实施例中，与实施例一不同点为其高压级气缸在下方，低压级气缸14在上方，其变容控制机构主要由插销和弹簧组成(见图13)。 [0060] 低压级气缸14上设置有旁通口11、插销孔和旁通回流流道12、控制气体流路16、吸气口13、高压排气流道，低压级气缸14的吸气腔气体可经旁通流道(由旁通口11、插销孔、旁通回流流道12组成)与低压级气缸14吸气口13连通(类似实施例一，见图5)。上隔板上设置有中间流道、增焓口24、高压排气流道、一级排气空腔(见图11)；下隔板设置有中间流道、高压排气流道(类实施例一)；下法兰设置有高压级排气空腔、高压排气流道(类实施例一)；上法兰设置有高压排气流道、控制气体流路16的引入口(见图12)；高压级气缸设置有高压排气流道。插销结构同实施例一，插销尾部与低压级气缸14吸气腔连通，头部与控制压力引入孔连通，变容控制机构位置及气缸工作状态示意图，见图13。 [0061] 实施例二压缩机变容原理：压缩机的变容控制方式通过控制插销头部的压力切换来实现(见图8)。当第一电磁阀20导通，第二电磁阀21关闭，插销头部引入高压，插销头部与插销尾部存在一定的压差，依靠压差所产生的作用力将克服弹簧的弹力推动插销往尾部方向运动，此时气缸旁通回流流道12被阻断，气缸吸气腔气体将无法回流到吸气口13，从而实现多级压缩机大排量小容积比双级运行模式(见图8、图13-1)。当第一电磁阀20关闭，第二电磁阀21导通，插销头部引入低压，此与插销尾部压力相当，依靠弹簧的弹力推动插销往头部方向运动，此时气缸旁通流道畅通，吸气腔气体将通过旁通回流流道12回流到吸气口13，从而实现多级压缩机小排量大容积比双级运行模式(见图8、图13-2)。 [0062] 第三种实施例中压缩机主要组成部分与第一种实施例中类似，区别在于其变容控制机构主要由控制阀25和外部管路组成(见图14)。 [0063] 实施例三低压级气缸14上设置有旁通孔、中间流道、增焓口24(见图15)，旁通口11与控制阀25及外部管路连接组成旁通回流流道12，低压级气缸14吸气腔气体可经旁通回流流道12与吸气管路连通(见图14)。其他零件及结构组成类似第一种实施例。 [0064] 第三种实施例中压缩机的变容控制方式为通过控制控制阀25的关闭与导通来实现(见图14)。当控制阀25关闭，旁通回流通道阻断，气缸吸气腔气体将无法回流到吸气管路，从而实现多级压缩机大排量小容积比双级运行模式。当控制阀25导通，旁通回流通道畅通，气缸吸气腔气体将回流到吸气管路，从而实现多级压缩机小排量大容积比双级运行模式。 [0065] 第四种实施例中，压缩机的变容控制方式通过控制插销头部的压力切换来实现(见图16)。当第一电磁阀20导通，第二电磁阀21关闭，插销头部引入中压，插销头部与插销尾部存在一定的压差，依靠压差所产生的作用力将克服弹簧的弹力推动插销往尾部方向运动，此时气缸旁通回流流道12被阻断，气缸吸气腔气体将无法回流到吸气口13，从而实现多级压缩机大排量小容积比双级运行模式(见图16、图7-1)。当第一电磁阀20关闭，第二电磁阀21导通，插销头部引入低压，此与插销尾部压力相当，依靠弹簧的弹力推动插销往头部方向运动，此时气缸旁通流道畅通，吸气腔气体将通过旁通流道回流到吸气口13，从而实现多级压缩机小排量大容积比双级运行模式(见图16、图7-2)。 [0066] 第五种实施例中压缩机组成及结构同第二种实施例，其压缩机及系统运行原理图见图17。 [0067] 实施例五压缩机变容原理：压缩机的变容控制方式通过控制插销头部的压力切换来实现(见图17)。当第一电磁阀20导通，第二电磁阀21关闭，插销头部引入中压，插销头部与插销尾部存在一定的压差，依靠压差所产生的作用力将克服弹簧的弹力推动插销往尾部方向运动，此时气缸的旁通回流流道12被阻断，气缸吸气腔气体将无法回流到吸气口13，从而实现多级压缩机大排量小容积比双级运行模式(见图17、图13-1)。当第一电磁阀20关闭，第二电磁阀21导通，插销头部引入低压，此与插销尾部压力相当，依靠弹簧的弹力推动插销往头部方向运动，此时气缸的旁通回流流道12畅通，吸气腔气体将通过旁通回流流道12回流到吸气口13，从而实现多级压缩机小排量大容积比双级运行模式(见图17、图13-2)。 [0068] 本具体实施方式还提供了一种包括上述多级压缩机的空调系统，如此设置，本具体实施方式提供的空调系统，其能够实现压缩机容积比可以调节，压缩机不再是固定的一个容积比，这样能够使压缩机在不同工况负载下运行时，将容积比调节到该工况对应的最优容积比，使该压缩机的工况适应性更好，相比固定容积比的多级压缩机整体的综合能效更好。比如，在重工况时能够实现压缩机的小容积比双级压缩模式，轻工况时能够实现大容积比双级压缩模式，进而保证了该压缩机具有较优的能效。 [0069] 本具体实施方式还提供了一种基于上述实施例中的多级压缩机的控制方法，通过该方法同样能够在实现多级压缩机的容积比可调的基础上，实现重工况时能够实现压缩机的小容积比双级压缩模式，轻工况时能够实现大容积比双级压缩模式，进而保证了该压缩机具有较优的能效。该有益效果的推导过程与上述多级压缩机所带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。 [0070] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
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