CN107191375A - 压缩机构和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机构和制冷设备，所述压缩机构包括：气缸，所述气缸具有压缩腔；旁通通道，所述旁通通道的一端与所述压缩腔相连，所述旁通通道的另一端与所述气缸的进气口相连；封堵件，所述封堵件可选择地封堵在所述压缩腔与所述旁通通道的所述一端之间，以使得压缩腔中的压缩冷媒可选择地进入到所述旁通通道中。根据本发明的压缩机构的变容范围宽，且结构简单，变容过程容易实现。

Description

压缩机构和制冷设备

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种压缩机构和制冷设备。

背景技术

相关技术中，实现气缸容量控制的方法一般为双气缸压缩机通过运行、停止其中一个来形成两档容量能力，这种方式难以实现更多档容量能力，并且此种方式在单缸压缩机上无法实现变容；相比之下，多档容量制冷***比采用两档变容的制冷***具有应用范围比较宽，性能比较高、舒适性比较好的特点，但目前压缩机必须采用的是三通阀压力控制方法变容，且至少为双缸压缩机。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种压缩机构，该压缩机构的变容范围宽，且结构简单，变容过程容易实现。

本发明还提出了一种具有上述压缩机构的制冷设备。

根据本发明的压缩机构，包括：气缸，所述气缸具有压缩腔；旁通通道，所述旁通通道的一端与所述压缩腔相连，所述旁通通道的另一端与所述气缸的进气口相连；封堵件，所述封堵件可选择地封堵在所述压缩腔与所述旁通通道的所述一端之间，以使得压缩腔中的压缩冷媒可选择地进入到所述旁通通道中。

根据本发明的压缩机构，通过将压缩腔中的冷媒可选择地导出一部分，使得压缩机构具有变容能力，压缩机构可以处于部分负荷或全部负荷的状态下工作，且压缩机构的结构简单，变容过程中操作容易、容易实现。

根据本发明的一个实施例，所述封堵件为柱塞，所述压缩腔与所述旁通通道的所述一端之间设置有柱塞孔，所述柱塞可选择地伸入所述柱塞孔以封闭或导通所述柱塞孔。

根据本发明的一个实施例，所述压缩机构还具有压力腔，所述柱塞的一端位于所述压力腔中，所述柱塞的另一端位于所述柱塞孔中；

所述压缩机构还包括：压力源，所述压力源与所述压力腔相连，通过改变所述压力腔的压力，使所述柱塞的两端的压力差发生变化以驱动所述柱塞移动。

根据本发明的一个实施例，所述压力源的压力可调。

根据本发明的一个实施例，所述柱塞孔为1-5个。

根据本发明的一个实施例，所述压缩机构为单缸压缩机，所述单缸压缩机包括：

主轴承，所述主轴承设置在所述气缸的上侧；

副轴承，所述副轴承设置在所述气缸的下侧；其中所述柱塞孔设置在所述主轴承和所述副轴承中的至少一个上。

根据本发明的一个实施例，所述压缩机构为多缸压缩机，所述多缸压缩机包括：

主轴承和副轴承，所述主轴承和所述副轴承之间设置有多个气缸；

隔板，所述隔板设置在相邻的两个气缸之间；其中所述柱塞孔设置在所述主轴承、所述副轴承和多个所述隔板中的至少一个上。

根据本发明的一个实施例，所述柱塞孔的中心轴线与所述气缸的中心轴线平行，所述柱塞孔的中心轴线和所述气缸的中心轴线的径向连接面与所述气缸的滑片移动所形成的面的夹角为α，所述α满足：45°≤α≤315°。

根据本发明的一个实施例，所述柱塞孔的最小半径为r，所述气缸的进气口的最小半径为R，所述r和所述R满足：R²*20％≤r²≤R²*200％。

根据本发明的一个实施例，所述柱塞孔的最小半径为r，所述柱塞孔的中心轴线与所述气缸的中心轴线平行，所述柱塞孔的中心轴线与所述气缸的中心轴线的距离为d，且所述气缸的内径为D，则所述r、d和D满足：r+d≤D/2+5mm。

根据本发明的一个实施例，在所述柱塞伸入所述柱塞孔中时，所述柱塞与所述柱塞孔的内壁之间的间隙为f1，所述f1满足：f1≤2mm。

根据本发明的一个实施例，所述柱塞的长度小于所述柱塞孔的长度，所述柱塞孔的长度与所述柱塞的长度之间的差值为f2，所述f2满足：f2≤2mm。

根据本发明的一个实施例，所述压力源包括：高压源和低压源，所述高压源为制冷设备的高压管路的气体或液体，所述低压源为制冷设备的低压管路的气体或液体。

根据本发明的制冷设备可以包括上述的压缩机构，由于根据本发明的制冷设备具有上述的压缩机构，因此该制冷设备具有多档变容能力，且调节方式简单，无论单缸压缩机或多缸压缩机均可以采用上述变容方式，制冷设备制冷效果好，性能高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的压缩机构的示意图；

图2是根据本发明实施例的压缩机构的示意图；

图3是根据本发明实施例的气缸与副轴承配合的示意图；

图4是根据本发明实施例的副轴承、气缸和轴承配合的示意图。

附图标记：压缩机构100，气缸110，主轴承120，旁通通道130，副轴承140，柱塞150，隔板160，压力源170，压缩腔101，柱塞孔103，压力腔105。

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。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。

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”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

下面结合图1至图4对本发明实施例的压缩机构100进行详细描述。

根据本发明实施例的压缩机构100可以包括气缸110、旁通通道130和封堵件。

其中，如图1-3所示，气缸110具有压缩腔101，冷媒可以在压缩腔101中被压缩后排出，压缩冷媒的排出量直接影响压缩机构100的制冷能力。压缩腔101排出的压缩冷媒越多，则压缩机构100的制冷能力越强，压缩腔101排出的压缩冷媒越少，则压缩机构100的制冷能力越弱。

旁通通道130的一端与压缩腔101相连，旁通通道130的另一端与气缸110的进气口相连。封堵件可选择地封堵在压缩腔101与旁通通道130的所述一端之间，以使压缩腔101中的压缩冷媒可选择地进入到旁通通道130中。

也就是说，当封堵件封堵在压缩腔101与旁通通道130的所述一端之间时，压缩腔101中的冷媒不能进入到旁通通道130中，压缩腔101中被压缩的冷媒完全从气缸110的排气口排出，压缩机构100处于全负荷运行状态；当封堵件未封堵在压缩腔101与旁通通道130的所述一端之间时，压缩腔101中的被压缩的冷媒的一部分进入到旁通通道130中，剩余的冷媒从气缸110的排气口排出，压缩机构100处于部分负荷运行的状态。

根据本发明实施例的压缩机构100，通过将压缩腔101中的冷媒可选择地导出一部分，使得压缩机构100排出的压缩冷媒量发生变化，进而实现压缩机构100的变容功能，压缩机构100可以处于部分负荷或全部负荷的状态下工作，且压缩机构100的结构简单，变容过程中操作容易、容易实现。

在本发明的一些实施例中，封堵件为柱塞150，压缩腔101与旁通通道130的所述一端之间具有柱塞孔103，柱塞孔103分别与压缩腔101与旁通通道130相连，柱塞150可选择地伸入到柱塞孔103中以封闭或导通柱塞孔103。

当柱塞150未伸入到柱塞孔103中时，柱塞孔103为导通状态，压缩腔101中部分冷媒可以经过柱塞孔103进入到旁通通道130中；当柱塞150伸入到柱塞孔103中时，柱塞孔103被柱塞150封闭封堵，压缩腔101中的冷媒不能经过柱塞孔103进入到旁通通道130中。

柱塞150进入到柱塞孔103的方式有多种，例如可以通过电机驱动柱塞150进入柱塞孔103或脱离柱塞孔103。当然，本发明不对柱塞150进入到柱塞孔103的方式进行限定。

在本发明的一些实施例中，如图1-2和图4所示，压缩机构100具有压力腔105，压力腔105和柱塞孔103分别位于柱塞150的两端，压力腔105和柱塞孔103之间被柱塞150隔绝。压缩机构100还包括压力源170，压力源170与压力腔105连通，压力源170可以向压力腔105中充入气体，从而通过改变柱塞150两端的压力差来驱动柱塞150移动。

柱塞150的一端位于压力腔105中，柱塞150的另一端位于柱塞孔103中；具体地，柱塞150的一端的端面位于压力腔105中，柱塞150的另一端的端面位于柱塞孔103中。通过改变压力腔105的压力，使得柱塞150的两端的压力差发生变化，进而驱动柱塞150移动。

例如，柱塞150设置在柱塞孔103的下方时，且压力腔105与压缩腔101之间的压力差足以克服柱塞150自身的重力时，气压可以推动柱塞150向柱塞孔103的方向移动并封堵柱塞孔103；当压力腔105与压缩腔101之间的压力差不足以克服柱塞150自身的重力时，柱塞150在自身重力的作用下向下移动，压缩腔101中的冷媒可以通过柱塞孔103进入到旁通通道130中。

进一步地，压力源170的压力可调。例如，可以调节压力源170的压力，使得压力源170的压力大于压缩腔101的压力并足够克服柱塞150自身的重力，此时柱塞150可以气压的作用下向上移动并封堵柱塞孔103；也可以调节压力源170的压力，使得压力源170的压力较低，柱塞150可以在自身重力的作用下或者在压缩腔101的压力作用下向下移动以打开柱塞孔103。

在本发明的一些实施例中，柱塞孔103为多个，且多个柱塞孔103的位置不同。在本发明的具体示例中，柱塞孔103的数量为1-5个。

具体地，本发明实施例中所述的“柱塞孔103的位置不同”是指多个柱塞孔103的中心轴线与气缸110中心轴线之间的连接面不重合，也即多个柱塞孔103的中心轴线和气缸110中心轴线之间的连接面与气缸110的滑片槽和气缸110中心轴线的连接面之间的夹角不同。

在活塞的转动方向上，柱塞孔103越靠近滑片槽，则当柱塞孔103导通时压缩腔101中的冷媒进入到旁通通道130的量越少，进而压缩机构100制冷能力越强；在活塞的转动方向上，柱塞孔103越远离滑片槽，则当柱塞孔103导通时压缩腔101中的冷媒进入到旁通通道130的量越多，进而压缩机构100的制冷能力越弱。

在本发明的一些实施例中，压缩机构100为单缸压缩机，单缸压缩机包括主轴承120和副轴承140，主轴承120设置在气缸110的上侧，副轴承140设置在气缸110的下侧，其中柱塞孔103设置在主轴承120和副轴承140中的至少一个上。

当柱塞孔103设置在副轴承140上时，柱塞150的两端为了分别设置在压力腔105和柱塞孔103中，则柱塞150可以设置在柱塞孔103的下方。

当压力腔105中的气压大于压缩腔101中的气压且能够克服柱塞150自身的重力时，柱塞150可以向上移动以封堵柱塞孔103，此时压缩腔101中的冷媒气体不会进入到旁通通道130，压缩腔101中的冷媒气体可以完全从气缸110的排出孔排出，压缩机处于全负荷状态。当压力腔105中的气压小于压缩腔101中的气压或者压力腔105中的气压与压缩腔101的气压之间的差值不足以克服柱塞150自身的重力时，柱塞150向下移动并打开柱塞孔103，压缩腔101中的冷媒部分进入到旁通通道130中，此时压缩腔101的剩余的冷媒从气缸110的排气孔排出，压缩机处于部分负荷的状态。

在本发明的一些实施例中，压缩机构100为多缸压缩机，多缸压缩机包括主轴承120、副轴承140和隔板160。

其中，主轴承120和副轴承140之间设置有多个气缸110，主轴承120设置在多个气缸110的上侧，副轴承140设置在多个气缸110的下侧，隔板160设置在相邻的两个气缸110之间，其中柱塞孔103设置在主轴承120、副轴承140和多个隔板160的至少一个上。

也就是说，本发明不对柱塞孔103的位置进行限制，柱塞孔103可以设置在压缩腔的上侧或下侧。

例如，当压缩机构100为双缸压缩机且下侧气缸110具有变容能力时，柱塞孔103可以设置在副轴承140或隔板160上。当柱塞孔103设置在副轴承140上时，柱塞孔103设置在下侧气缸110的压缩腔101的下方；当柱塞孔103设置在隔板160上时，柱塞孔103设置在下侧气缸110的压缩腔101的上方。

当压缩机构100为双缸压缩机且上侧气缸110具有变容能力时，柱塞孔103可以设置隔板160或主轴承120或隔板160上。当柱塞孔103设置在隔板160上时，柱塞孔103设置在上侧气缸110的压缩腔101的下方，当柱塞孔103设置在主轴承120上时，柱塞孔103设置在上侧气缸110的压缩腔101的上方。

在压缩机构100为多缸压缩机时，每个气缸110可以均具有变容能力，或者只有部分气缸110具有变容能力。

在本发明的一些实施例中，柱塞孔103的中心轴线和气缸110的轴线轴线平行，柱塞孔103的中心轴线和气缸110的中心轴线的径向连接面与气缸110的滑片移动所形成的面的夹角为α，所述α满足：45°≤α≤315°。

也就是说，只有当压缩腔101中的冷媒经过一定的压缩后，才可以比较容易地进入到旁通通道130中。但当冷媒压缩程度过大时，容易导致冷媒大量地通过柱塞孔103进入到旁通通道130中，冷媒进入到旁通通道130中的量不容易控制，进而严重影响压缩机构100的制冷效果和变容能力。

发明人经过大量实验发现，只有当柱塞孔103的中心轴线和气缸110的中心轴线的径向连接面与气缸110的滑片移动所形成的面的夹角满足上述范围时，经过柱塞孔103进入到旁通通道130中的冷媒量才容易控制，同时压缩机构100的变容能力更加稳定。

柱塞孔103的中心轴线和气缸110的中心轴线的径向连接面与气缸110的滑片移动所形成的面的夹角不同，则柱塞孔103能够旁通掉的压缩腔101的冷媒量也不同，控制不同位置柱塞孔103的开启或关闭，可以控制压缩机构100的变容能力，改变压缩机的制冷效果。

在本发明的一些实施例中，柱塞孔103的最小半径为r，气缸110的进气口的最小半径为R，r和R满足：R²*20％≤r²≤R²*200％。

在本发明的一些实施例中，柱塞孔103的最小半径为r，柱塞孔103的中心轴线与气缸110中心轴线平行且彼此间的距离为d，气缸110的内径为D，则r、d和D满足：r+d≤D/2+5mm。优选地，r+d≤D/2。

由此，确保了柱塞孔103在径向上不会太远离气缸110的中心，有效确保了在柱塞孔103打开时，压缩腔101中的冷媒可以更好地通过柱塞孔103进入到旁通通道130中。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，在一个压缩腔101具有多个柱塞孔103时，相邻的两个柱塞孔103的中心轴线和气缸110的中心轴线的径向连接面之间的夹角为ζ，所述ζ满足：45°≤ζ≤270°。

在本发明的一些实施例中，在柱塞150伸入柱塞孔103中时，柱塞150与柱塞孔103的内壁之间的间隙为f1，f1满足：f1≤2mm。

柱塞150的长度小于柱塞孔103的长度，也就是说，柱塞150并不能完全将柱塞孔103填充完毕，柱塞孔103的长度与柱塞150的长度之间的差值为f2，f2满足：f2≤2mm。

在本发明的一些实施例中，柱塞150的位于压力腔105的一端具有凸起部，凸起部的外径大于柱塞孔103的内径。由此，当改变腔室内的压力与缩腔的压力之间的差值以使得柱塞150封堵柱塞孔103时，柱塞150上的凸起部可以阻止柱塞150完全进入到柱塞孔103中，同时阻止了柱塞150进入到压缩腔101中，提高了压缩机构100的工作稳定性。

在本发明的一些实施例中，压力源170包括高压源和低压源，高压源可以为制冷设备的高压管路的气体或液体，低压源可以为制冷设备的低压管路的气体或液体。

例如，低压源为压缩机构100的吸气管路，高压源为压缩机构100的排气管路。

当柱塞孔103设置在压缩腔101的下方时，当需要柱塞孔103打开时，可以将低压源与压力腔105相连，此时由于低压源与吸气管路相连，因此压力腔105的压强小于压缩腔101中的压强，柱塞150无法进入到柱塞孔103中，压缩腔101中的冷媒可以有一部分进入到旁通管道；当需要柱塞150封闭柱塞孔103时，可以将高压源与压力腔105相连，此时压力腔105的压强大于压缩腔101中的压强并能够克服柱塞150自身的重力，柱塞150被推入到中柱塞孔103中，此时压缩腔101中的冷媒不能够进入到旁通通道130中，压缩腔101中的冷媒可以完全从排气孔中排出。

可选地，可以在柱塞孔103与柱塞150配合的位置设置密封圈，以避免压缩腔101中气体或压力源170的气体发生泄漏。

下面简单描述本发明实施例的制冷设备。

根据本发明实施例的制冷设备可以包括上述实施例的压缩机构100，由于根据本发明实施例的制冷设备具有上述的压缩机构100，因此该制冷设备具有多档变容能力，且调节方式简单，无论单缸压缩机或多缸压缩机均可以采用上述变容方式，制冷设备制冷效果好，性能高。

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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，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以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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。

Claims (14)

1.一种压缩机构，其特征在于，包括：

气缸，所述气缸具有压缩腔；

旁通通道，所述旁通通道的一端与所述压缩腔相连，所述旁通通道的另一端与所述气缸的进气口相连；

封堵件，所述封堵件可选择地封堵在所述压缩腔与所述旁通通道的所述一端之间，以使得压缩腔中的压缩冷媒可选择地进入到所述旁通通道中。

2.根据权利要求1所述的压缩机构，其特征在于，所述封堵件为柱塞，所述压缩腔与所述旁通通道的所述一端之间设置有柱塞孔，所述柱塞可选择地伸入所述柱塞孔以封闭或导通所述柱塞孔。

3.根据权利要求2所述的压缩机构，其特征在于，还具有压力腔，所述柱塞的一端位于所述压力腔中，所述柱塞的另一端位于所述柱塞孔中；

所述压缩机构还包括：压力源，所述压力源与所述压力腔相连，通过改变所述压力腔的压力，使所述柱塞的两端的压力差发生变化以驱动所述柱塞移动。

4.根据权利要求3所述的压缩机构，其特征在于，所述压力源的压力可调。

5.根据权利要求2所述的压缩机构，其特征在于，所述柱塞孔为1-5个。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的压缩机构，其特征在于，所述压缩机构为单缸压缩机，所述单缸压缩机包括：

主轴承，所述主轴承设置在所述气缸的上侧；

副轴承，所述副轴承设置在所述气缸的下侧；其中所述柱塞孔设置在所述主轴承和所述副轴承中的至少一个上。

7.根据权利要求2-5中任一项所述的压缩机构，其特征在于，所述压缩机构为多缸压缩机，所述多缸压缩机包括：

主轴承和副轴承，所述主轴承和所述副轴承之间设置有多个气缸；

隔板，所述隔板设置在相邻的两个气缸之间；其中所述柱塞孔设置在所述主轴承、所述副轴承和多个所述隔板中的至少一个上。

8.根据权利要求2所述的压缩机构，其特征在于，所述柱塞孔的中心轴线与所述气缸的中心轴线平行，所述柱塞孔的中心轴线和所述气缸的中心轴线的径向连接面与所述气缸的滑片移动所形成的面的夹角为α，所述α满足：45°≤α≤315°。

9.根据权利要求2所述的压缩机构，其特征在于，所述柱塞孔的最小半径为r，所述气缸的进气口的最小半径为R，所述r和所述R满足：R²*20％≤r²≤R²*200％。

10.根据权利要求2所述的压缩机构，其特征在于，所述柱塞孔的最小半径为r，所述柱塞孔的中心轴线与所述气缸的中心轴线平行，所述柱塞孔的中心轴线与所述气缸的中心轴线的距离为d，且所述气缸的内径为D，则所述r、d和D满足：r+d≤D/2+5mm。

11.根据权利要求2所述的压缩机构，其特征在于，在所述柱塞伸入所述柱塞孔中时，所述柱塞与所述柱塞孔的内壁之间的间隙为f1，所述f1满足：f1≤2mm。

12.根据权利要求2所述的压缩机构，其特征在于，所述柱塞的长度小于所述柱塞孔的长度，所述柱塞孔的长度与所述柱塞的长度之间的差值为f2，所述f2满足：f2≤2mm。

13.根据权利要求4所述的压缩机构，其特征在于，所述压力源包括：高压源和低压源，所述高压源为制冷设备的高压管路的气体或液体，所述低压源为制冷设备的低压管路的气体或液体。

14.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求1-13中任一项所述的压缩机构。