CN106801953A - 空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空调器，包括相连通的压缩机、第一换热器、补气过冷装置、第二换热器。其中，压缩机包括主压缩缸和辅助压缩缸，其中，主压缩缸包括设置于壳体内的涡旋式泵体组件。辅助压缩缸包括设置于壳体内的转子式泵体组件。转子式泵体组件与涡旋式泵体组件相对设置，转子式泵体组件具有辅助工作腔，辅助工作腔具有吸气口和排气口。辅助工作腔的吸气口可选择地与第二换热器的出口端或补气过冷装置相连通。通过将辅助工作腔的吸气口设置成可选择地与第二换热器或补气过冷装置相连通，有地避免了当泵体结构中存在工作腔处于有效压缩状态时，辅助工作腔中产生摩擦损失的问题。

Description

空调器

技术领域

本发明涉及空调器设备技术领域，具体而言，涉及一种空调器。

背景技术

现有技术中，R32空气源热泵具有较高的排气温度，特别是用于热泵热水场合，当需求水温较高而室外环境温度较低时，排气温度容易超出压缩机保护限制温度，限制了使用空气源热泵排气的温度范围。采用单级吸气带液的空气源热泵，在一定程度上可以降低排气温度，但会降低空气源热泵的制热量和COP。在空气源热泵的压缩腔的低压区内存在尚未蒸发的液态制冷剂，该液态制冷剂会稀释油膜导致润滑油泄漏损失、造成泵体结构摩擦损失，甚至出现空调器运行的可靠性问题。采用双级或准二级压缩中间补气增焓技术，一定程度上降低了排气温度，当同时对压缩机进行补液时，可以进一步降低排气温度，但会受限于高低压级容积排量比的设计，使得降低排气温度有限。另外，现有补气增焓技术均不同程度存在补气混合损失、回流损失，双级补气还存在流动阻力损失等问题，在一定程度上限制了补气增焓技术效果的发挥。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种空调器，包括相连通的压缩机、第一换热器、补气过冷装置、第二换热器；其中，压缩机包括主压缩缸和辅助压缩缸，其中，主压缩缸包括：涡旋式泵体组件，设置于压缩机的壳体内；辅助压缩缸包括转子式泵体组件，转子式泵体组件设置于壳体内，转子式泵体组件与涡旋式泵体组件相对设置，转子式泵体组件具有辅助工作腔，辅助工作腔具有吸气口和排气口；辅助工作腔的吸气口可选择地与第二换热器的出口端或补气过冷装置相连通。

进一步地，空调器包括：吸气管路，吸气管路的第一端与辅助工作腔的吸气口相连通，吸气管路的第二端可选择地与第二换热器或补气过冷装置相连通，其中，连通辅助工作腔的吸气口与第二换热器的管路上设置有第一阀门。

进一步地，补气过冷装置的进口端与第一换热器的出口端相连通，补气过冷装置的出口端与第二换热器的进口端相连通，补气过冷装置还包括辅路，辅路的一端与第一换热器的出口端相连通。

进一步地，辅路上设置有节流装置。

进一步地，补气过冷装置包括：闪发器，闪发器的进液管路与第一换热器的出口端相连通，闪发器的出液管路与第二换热器的进口端相连通，闪发器的出气口与辅助工作腔的吸气口相连通。

进一步地，闪发器的出气口与辅助工作腔的吸气口之间设置有第二阀门。

进一步地，转子式泵体组件与涡旋式泵体组件的有效吸气容积比为Q，其中，0.05≤Q≤0.25。

进一步地，空调器还包括：气液分离器，气液分离器的出口端与辅助工作腔的吸气口相连通，气液分离器的进口端可选择地与第二换热器或补气过冷装置相连通。

应用本发明的技术方案，该空调器包括相连通的压缩机、第一换热器、补气过冷装置、第二换热器。其中，压缩机包括主压缩缸和辅助压缩缸，其中，主压缩缸包括涡旋式泵体组件，设置于壳体内。辅助压缩缸包括转子式泵体组件，转子式泵体组件设置于壳体内。转子式泵体组件与涡旋式泵体组件相对设置，转子式泵体组件具有辅助工作腔，辅助工作腔具有吸气口和排气口。辅助工作腔的吸气口可选择地与第二换热器的出口端或补气过冷装置相连通。通过将辅助工作腔的吸气口设置成可选择地与第二换热器或补气过冷装置相连通，有地避免了当泵体结构中存在工作腔处于有效压缩状态时，辅助工作腔中产生摩擦损失的问题。提高了泵体结构的宽工况运行时的性能系数，并简化了压缩机结构，提高了空调器的工作效率。

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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的压缩机的实施例的第一视角的结构示意图；

图2示出了图1中的压缩机的实施例的第二视角的结构示意图；

图3示出了具有图1中的压缩机的空调器的控制***实施例一的结构示意图；以及

图4示出了具有图1中的压缩机的空调器的控制***实施例二的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、压缩机；110、壳体；120、涡旋式泵体组件；

130、转子式泵体组件；1302、滚子；132、工作腔；1303、第一排气口；

140、电机；150、转轴；16、油池；17、排气腔；

20、第一换热器；

30、补气过冷装置；31、辅路；32、闪发器；

40、第二换热器；

50、管路；51、主路；52、管路；53、连接管路；60、气液分离器；

71、第一阀门；72、节流装置；73、第二阀门；74、节流装置；75、节流装置；

1210、第二吸气口；1220、第二排气口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供了一种空调器。

具体地，该空调器包括相连通的压缩机10、第一换热器20、补气过冷装置30、第二换热器40。其中，压缩机10包括主压缩缸和辅助压缩缸，其中，主压缩缸包括涡旋式泵体组件120，设置于壳体110内。辅助压缩缸包括转子式泵体组件130，转子式泵体组件130设置于壳体110内。转子式泵体组件130与涡旋式泵体组件120相对设置，转子式泵体组件130具有辅助工作腔，辅助工作腔具有吸气口和排气口。辅助工作腔的吸气口可选择地与第二换热器40的出口端或补气过冷装置30相连通。

在本实施例中，通过将辅助工作腔的吸气口设置成可选择地与第二换热器或补气过冷装置相连通，有地避免了当泵体结构中存在工作腔处于有效压缩状态时，辅助工作腔中产生摩擦损失的问题。提高了泵体结构的宽工况运行时的性能系数，并简化了压缩机结构，提高了空调器的工作效率。

进一步地，空调器包括吸气管路52。吸气管路52的第一端与辅助工作腔的吸气口相连通，吸气管路52的第二端可选择地与第二换热器40或补气过冷装置30相连通，其中，辅助工作腔的吸气口与第二换热器40之间设置有第一阀门71。根据压缩机的运行工况，通过控制第一阀门71的打开或关闭，控制辅助工作腔的吸气口与第二换热器40的导通，提高了压缩机的压缩性能，增加了压缩机的实用性。

补气过冷装置30的进口端与第一换热器20的出口端相连通，补气过冷装置30的出口端与第二换热器40的进口端相连通，补气过冷装置30还包括辅路31，辅路31的一端与第一换热器20的出口端相连通，辅路31的另一端与辅助工作腔的吸气口相连通，辅路31上设置有第一节流装置72。这样设置同样能够根据压缩机的运行工况，控制第一节流装置72的打开或是关闭，进而控制辅助工作腔是否进行补气。这样设置使得从第一换热器20的出口端排出的冷媒经辅路31进入补气过冷装置30进行热交换。

泵体结构包括消音腔，消音腔的出口与第一换热器20相连通。这样设置能够使得从第四排气口和第三排气口排出的气体经消音腔消音后排出压缩机，能够有效地降低压缩机的噪音，增加了压缩机的性能。

当然，在本实施例中的补气过冷装置30，还可以设置成闪发器32。其中，闪发器32的进液管路与第一换热器20的出口端相连通，闪发器32的出液管路与第二换热器40的进口端相连通，闪发器32的出气口与辅助工作腔的吸气口相连通，其中，闪发器32的出气口与辅助工作腔的吸气口之间设置有第二阀门73。这样设置能够同样起到增加压缩机的压缩性能提高空调器的压缩效率的问题。设置第二阀门73能够有效地控制从第一换热器20的出口端排出的冷媒能够根据压缩机气缸的工况顺利的进入气缸补气口。

具体地，管路50包括主路51，空调器包括连接管路53。主路51的第一端与补气过冷装置30的出气口相连通，主路51的第二端与辅助工作腔的吸气口相连通。连接管路53的一端与主路51相连通，连接管路53的另一端与第二换热器40的出口端相连通。其中，如图3所示，管路52属于主路51的部分管路，这样设置能够使得补气过冷装置30中的冷媒能够通过管路52进入第一吸气口中进行补气，有效降低压缩机的排气温度。进一步地，连接管路53的一端与主路51的第二端相连通，连接管路53的第二端与第二换热器40的出口端相连通。这样设置使得从第二换热器40中排出的冷媒能够进入至补气主路51中并进入压缩机的气缸内进行压缩。

为了进一步更好的控制空调器内冷媒的走向，使得压缩机在不同工况下的压缩工况都能达到最佳，即压缩机的运行时不会出现补气混合损失、回流损失，双级补气存在流动阻力损失等问题，在连接管路53上设置了第一阀门71，在管路52上设置了气液分离器60，进一步地降低了进入压缩腔中的气体的湿度，增加了压缩机的运行可靠性。即气液分离器60设置于主路51上，气液分离器60的出口端与辅助工作腔相连通，气液分离器60的进口端与连接管路53相连通。即空调器还包括气液分离器60。气液分离器60的出口端与辅助工作腔的吸气口相连通，气液分离器60的进口端可选择地与第二换热器40或补气过冷装置30相连通。

如图3所示，补气过冷装置30的进口端与第一换热器20的出口端相连通，补气过冷装置30的出口端与第二换热器40的进口端相连通，补气过冷装置30还包括辅路31，辅路31的一端与第一换热器20的出口端相连通，辅路31的另一端与管路50相连通。这样设置使得从第一换热器20的出口端排出的冷媒能够通过辅路31与补气过冷装置30进行热交换后再经过管路50进入压缩机中，有效地提高了压缩机的补气效率。

为了能够有效地控制辅路31中冷媒的走向，在辅路31上设置有节流装置72

如图4所示，还可以将补气过冷装置30设置为闪发器32。闪发器32的进液管路与第一换热器20的出口端相连通，闪发器32的出液管路与第二换热器40的进口端相连通，闪发器32的出气口与管路50相连通。将补气过冷装置30设置为闪发器32同样能够起到对压缩机气缸的补气的作用。

其中，涡旋式泵体组件120具有第二吸气口1210和第二排气口1220，第二吸气口1210与第二换热器40的出口端相连通，第二排气口1220与辅助工作腔的吸气口在壳体110外相连通。这样设置能够减少不同气缸之间产生排气的干涉现象，能够提高压缩机的排气效果，增加空调器的制热量。

为了使压缩机的压缩性能达到最优，将转子式泵体组件130与涡旋式泵体组件120的有效吸气容积比设置为Q，其中，0.05≤Q≤0.25。

在本实施例中，压缩机具有涡旋压缩气缸和转子压缩气缸，其中涡旋压缩气缸为主压缩气缸，转子压缩气缸为辅助压缩气缸，辅助压缩气缸的气液分离器入口通过阀切换可以选择性连通主压缩气缸吸气口或者过冷装置的辅路出口。通过阀切换使得辅助压缩气缸处于有效压缩模式，避免辅助压缩气缸因无效压缩导致的摩擦损失，提高了热泵***宽工况运行时的性能系数。

当辅助压缩气缸的气液分离器入口与过冷装置的辅路出口连通时，主路制冷剂被过冷，辅助压缩气缸和主压缩气缸并行压缩辅路制冷剂和主路制冷剂，此时热泵装置即空调器的制热性能系数和制热量均将有效提升。

当辅助压缩气缸的气液分离器入口与主压缩气缸吸气口连通时，主路制冷剂无过冷，而辅助压缩气缸仍有效压缩，此时热泵装置的制热性能系数和制热量均将有所提升。其中，过冷装置可以是闪发器或中间换热器。

如图1和图2所示，涡旋压缩气缸和转子压缩气缸分别设置在压缩机壳体上部和下部，中间位置设置电机140及转轴150。其中，压缩机底部为油池16，油池16上部设置有排气腔17，图中转子式泵体组件130具有工作腔132以及与工作腔132相连通的第一排气口1303，设置在工作腔132内的滚子1302。

本实施例中采用的是并行压缩热泵，该热泵的循环制冷剂流路上具有压缩机10、室外换热器即第二换热器40、室内换热器即第一换热器20、过冷装置即补气过冷装置30、辅路节流装置即节流装置72、主路节流装置即节流装置74、气液分离器60和电磁二通阀即第一阀门71。该压缩机具有主压缩气缸和辅助压缩气缸，主压缩气缸具有主吸气口和主排气口，辅助压缩气缸具有辅助吸气口和辅助排气口，辅助吸气口与气液分离器60相连，并依次连接过冷装置的辅路、辅路节流装置和室内换热器，主排气口和辅助排气口在压缩机外混合，并依次连接室内换热器、过冷装置的主路、主节流装置、室外换热器。气液分离器还通过电磁二通阀与主吸气口相连通，并且通过电磁二通阀和辅路节流装置的开和关可选择性切换制冷剂流路实现主路再过冷或无再过冷循环。

结合图1至图3，当第一阀门71关闭，辅路节流装置打开时，实现主路再过冷循环，具体循环如下：制冷剂在室外换热器内吸热蒸发，成为低温低压的制冷剂气体，经主吸气口进入压缩机壳体内，流经电机绕组并对其冷却后进入主压缩气缸内压缩至高压过热气体，然后从主排气口排出至室内换热器。高压过热气体在室内换热器内冷凝放热并被过冷后分为主路和辅路，辅路制冷剂经辅路节流装置节流降至中压两相制冷剂进入过冷装置的辅路通道吸热蒸发气化，主路制冷剂进入过冷装置的主路通道被进一步过冷后经主节流装置节流降压为两相制冷剂后进入室外换热器，过冷装置辅路通道出来的中压制冷剂气体进入压缩机的气液分离器，然后进入辅助压缩气缸并被压缩至高压过热气体从排气口排出至压缩机内的排气腔。经辅助排气口排至室内换热器。此时，过冷装置对主路制冷剂具有再过冷效果，降低进入室外换热器的制冷剂比焓。从而增大进出口比焓差，并降低了主压缩气缸的单位制热量的功耗，而辅助压缩气缸的单位制热量的功耗更低而容积制热量更高，相对常规单级压缩热泵装置，提高了热泵装置的制热性能系数和制热量，同时辅助压缩气缸的排气压力与主压缩气缸相同但排气温度较低从而降低了排气混合后的温度。其中，图中的字母C和字母D分别表示室外机和室内机区域。

当第一阀门71打开，辅路节流装置关闭时，主路无再过冷循环，与主路再过冷循环不同的是，由室外换热器出来的低压气体同时进入压缩机的主压缩气缸和辅助压缩气缸并被压缩至高压过热气体，而室内换热器出来的过冷制冷剂全部流经过冷装置的主路。此时过冷装置对主路制冷剂不具备再过冷效果，而辅助压缩气缸仍处于有效压缩模式，不存在无效压缩导致的摩擦损失。相对单级压缩热泵装置，制热性能系数相当，而制热量由于增容而有提升。

该热泵装置在大部分工况在再过冷模式下运行，仅少数工况下在无再过冷模式下运行，如热泵装置启动初期、低负荷及小压比运行工况等。因此，本实施例中的热泵装置相对单级压缩热泵装置，季节制热性能系数得到有效提升。

其中，辅助压缩气缸和主压缩气缸的有效吸气容积比为0.05～0.25，进一步优化的吸气容积比为0.08～0.15。

辅路节流装置为带有阀闭功能的电子膨胀阀，或带有阀闭功能的电子膨胀阀串联有毛细管的节流组件，主路节流装置为电子膨胀阀或毛细管等。

过冷装置为具有双侧制冷剂通道的中间换热器。图3中过冷装置的双侧制冷剂为逆流布置形式，作为替代方案也可以采用顺流布置形式。

图4为热泵装置的另一种替代实施例***图，与最优实施例不同的是，过冷装置的形式由中间换热器替换为闪发器形式，相应辅路节流装置替换为主路第一节流装置即节流装置75，主路节流装置则变为主路第二节流装置即节流装置74，同时增加了电磁二通阀即图4中的第二阀门73。该替代实施例中，室内换热器出来的过冷制冷剂经主路第一节流装置节流降至中压两相状态，进入过冷装置中气液分离，分离出来的气体经气液分离器进入压缩机的辅助压缩气缸，分离出来的液体经主路第二节流装置、室外换热器进入压缩机的壳体内，冷却电机后进入主压缩气缸，经主压缩气缸和辅助压缩气缸压缩至高压过热制冷剂气体由压缩机的主排气口和辅助排气口排至室内换热器。关闭第一阀门71，打开第二阀门73，则过冷装置,对主路制冷剂具有再过冷效果。相反，打开第一阀门71，关闭第二阀门73，过冷装置对主路制冷剂无再过冷效果，此时低压制冷剂气体同时进入压缩机的主压缩气缸和辅助压缩气缸。该实施例过冷装置中不存在换热温差，因此在过冷模式下运行时具有较高的过冷效果。该替代实施例中的第一、二节流装置可以是电子膨胀阀、毛细管等，电磁二通阀也可以由具有同等功能的电磁三通阀替代。该实施例中的过冷装置可以为双向闪发器，并增加必要的四通换向阀实现制冷功能。其中，本文中的并行压缩指存在至少两个压缩腔分别对至少两路不同的流体同时进行压缩。

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

Claims (8)

1.一种空调器，其特征在于，包括相连通的压缩机(10)、第一换热器(20)、补气过冷装置(30)、第二换热器(40)；其中，所述压缩机(10)包括主压缩缸和辅助压缩缸，其中，所述主压缩缸包括：

涡旋式泵体组件(120)，设置于所述压缩机(10)的壳体(110)内；

所述辅助压缩缸包括转子式泵体组件(130)，所述转子式泵体组件(130)设置于所述壳体(110)内，所述转子式泵体组件(130)与所述涡旋式泵体组件(120)相对设置，所述转子式泵体组件(130)具有辅助工作腔，所述辅助工作腔具有吸气口和排气口；

所述辅助工作腔的吸气口可选择地与所述第二换热器(40)的出口端或所述补气过冷装置(30)相连通。

2.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述空调器包括：

吸气管路(52)，所述吸气管路(52)的第一端与所述辅助工作腔的吸气口相连通，所述吸气管路(52)的第二端可选择地与所述第二换热器(40)或所述补气过冷装置(30)相连通，其中，连通所述辅助工作腔的吸气口与所述第二换热器(40)的管路上设置有第一阀门(71)。

3.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述补气过冷装置(30)的进口端与所述第一换热器(20)的出口端相连通，所述补气过冷装置(30)的出口端与所述第二换热器(40)的进口端相连通，所述补气过冷装置(30)还包括辅路(31)，所述辅路(31)的一端与所述第一换热器(20)的出口端相连通。

4.根据权利要求3所述的空调器，其特征在于，所述辅路(31)上设置有节流装置(72)。

5.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述补气过冷装置(30)包括：

闪发器(32)，所述闪发器(32)的进液管路与所述第一换热器(20)的出口端相连通，所述闪发器(32)的出液管路与所述第二换热器(40)的进口端相连通，所述闪发器(32)的出气口与所述辅助工作腔的吸气口相连通。

6.根据权利要求5述的空调器，其特征在于，所述闪发器(32)的出气口与所述辅助工作腔的吸气口之间设置有第二阀门(73)。

7.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述转子式泵体组件(130)与所述涡旋式泵体组件(120)的有效吸气容积比为Q，其中，0.05≤Q≤0.25。

8.根据权利要求1所述的空调器，其特征在于，所述空调器还包括：

气液分离器(60)，所述气液分离器(60)的出口端与所述辅助工作腔的吸气口相连通，所述气液分离器(60)的进口端可选择地与所述第二换热器(40)或所述补气过冷装置(30)相连通。