双温并行独立的压缩机及空调系统的制作方法

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及双温并行独立的压缩机及空调系统。

背景技术：

三缸压缩机是多缸压缩机中较为常见的一种，现有三缸压缩机采用一缸变容、双级增焓结构，例如公告号为cn208651158u的实用新型专利，其由两个双级双缸加一个变容气缸组成，可理解为一个双缸结构串联了一个容积较小的变容气缸，其双缸双级为等大小的气缸，与常规双缸双级压缩机相似，具备增焓功能（常规双级增焓压缩机的补气方式是通过隔板或者法兰开设补气口，通过在气缸内混入气体达到补气增焓的效果），通过调节变容气缸的变容控制口处的压力，可使得变容气缸开停，从而实现双缸、三缸的切换以完成压缩机的功能。

现有三缸压缩机的缸体结构复杂，导致压缩机成本高，且存在很严重的振动问题，其变容气缸的开停无法灵活切换，在低温低频运行时，低负荷性能优势不大，导致apf（中间制冷）不够高，制热性能较差。此外，三缸压缩机所在的空调系统在运行时，其降温制冷和除湿在一个系统完成，导致蒸发器的换热效率低，致使空调系统无法满足长江流域以北区域的制冷与除湿制热需求，对其能效及售后体验有严重的隐患。

因此，如何设计可灵活切换功能的压缩机及空调系统是业界亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有多缸压缩机无法实现气缸独立压缩、多级压缩的功能转换，导致压缩机性能差的缺陷，本发明提出双温并行独立的压缩机及空调系统。

本发明采用的技术方案是，设计双温并行独立的压缩机，包括：壳体，设于壳体内的第一气缸、第二气缸及并行气缸，分隔在第一气缸和第二气缸之间的中隔板，第一气缸的排气孔和并行气缸的排气孔均与壳体的内腔连通，中隔板上设有连通第二气缸的排气孔和壳体内腔的排气通道，中隔板还设有连通第一气缸和第二气缸的连接通道，排气通道和连接通道设有控制其开关状态的切换装置；第一气缸、第二气缸和并行气缸的吸气孔各自独立连接有分液器，每个分液器的进气管均设置有调节进气状态的开关阀。

优选的，第一气缸所连接的分液器为第一分液器，第一分液器的进气管上设置有第一开关阀；第二气缸所连接的分液器为第二分液器，第二分液器的进气管上设置有第二开关阀；第一开关阀的进口和第二开关阀的进口之间连接有中间管，中间管设有控制开关阀。

优选的，连接通道关闭时其内腔被分隔为与第一气缸连通的第一中间腔和与第二气缸连通的第二中间腔；连接通道仅能在第二中间腔的压力大于第一中间腔的压力时被打开。

优选的，切换装置包括：阻挡在排气通道中的第一拨片、推动第一拨片运动以打开或关闭排气通道的第一控制件、阻挡在连接通道中的第二拨片、推动第二拨片运动以打开或关闭连接通道的第二控制件。

优选的，第一气缸、第二气缸和并行气缸由上至下依次排列在壳体中。

优选的，第一气缸的缸体容积为v1，第二气缸的缸体容积为v2，的范围为0.4~0.9。

优选的，第一气缸的缸体容积为v1，第二气缸的缸体容积为v2，并行气缸的缸体容积为v3，的范围为0.1~0.4。

优选的，第一气缸的缸体容积为v1，第二气缸的缸体容积为v2，并行气缸的缸体容积为v3，的范围为0.105~0.725。

本发明还公开了空调系统，其包括上述的压缩机。

优选的，空调系统还包括：冷凝器、具有三个接口的闪蒸器、第一蒸发器、第二蒸发器和具有四个端口的四通阀；压缩机的排气口连接四通阀的第一端口；冷凝器的一端连接四通阀的第二端口、另一端连接闪蒸器的第一接口；第一蒸发器的一端连接闪蒸器的第二接口、另一端连接四通阀的第三端口；第二蒸发器的一端连接闪蒸器的第二接口、另一端并联设置有第一支路和第二支路，第一支路接在第一气缸所连接的分液器的进气管上，第二支路串联第三开关阀连接压缩机的排气口；四通阀的第四端口接在第二气缸所连接的分液器的进气管上；闪蒸器的第三接口接在并行气缸所连接的分液器的进气管上。

与现有技术相比，本发明保留常规三缸压缩机中双级增焓的双缸结构，第一气缸和第二气缸可独立压缩或双级压缩，该并行气缸可单独压缩及补气，在压缩机中另外设置一个并行气缸，每个气缸的吸气孔各自独立连接分液器，分液器的进气管设置开关阀，通过开关阀控制其所连接的气缸的工作状态，从而实现单缸并行独立、双缸双温、双缸双级、双缸变容并行独立以及三缸双温、三缸双级、三缸并行独立等功能，可以根据需要灵活调节压缩机的工作状态，有效降低压缩机的损失耗能，改善压缩机振动大，提升压缩机所在空调系统的能效。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明中压缩机的内部结构示意图；

图2是本发明中中隔板的结构示意图；

图3是本发明中压缩机的整体结构示意图；

图4是本发明中夏季制冷模式下空调系统的冷媒流向示意图；

图5是本发明中梅雨季除湿模式下空调系统的冷媒流向示意图；

图6是本发明中严寒制热模式下空调系统的冷媒流向示意图。

具体实施方式

如图1至3所示，本发明提出的压缩机包括：壳体、设于壳体内的第一气缸1和第二气缸2，壳体内还设有独立压缩及补气的并行气缸3，此处的独立压缩及补气是指并行气缸3具有独立的工作腔及排气孔，工作腔的吸气压缩和排气均不受第一气缸1、第二气缸2的影响，并行气缸3排出的气体进入壳体内以起到补气作用。

在优选实施例中，第一气缸1、第二气缸2和并行气缸3由上至下依次排列在壳体中，第一气缸1为高压气缸，第二气缸2为低压气缸，第一气缸1的排气孔和并行气缸3的排气孔均与壳体的内腔连通，第一气缸1和第二气缸2之间设有中隔板20，中隔板20上设有排气通道21，排气通道21的一端连通第二气缸2的排气孔、另一端连通壳体的内腔，中隔板20还设有连通第一气缸1和第二气缸2的连接通道22，排气通道21和连接通道22均设有控制其开关状态的切换装置。正常来说，排气通道21和连接通道22不能同时打开，排气通道21打开时连接通道22呈关闭状态，此时第二气缸2内的气体通过排气通道21直接进入壳体中，第一气缸1和第二气缸2分别独立压缩，连接通道22打开时排气通道21呈关闭状态，此时第二气缸2内的气体通过连接通道22进入第一气缸1中，第一气缸1和第二气缸2双级压缩。

第一气缸1、第二气缸2和并行气缸3的缸体容积均不相同，第一气缸1的缸体容积为v1，第二气缸2的缸体容积为v2，并行气缸3的缸体容积为v3，的范围为0.4~0.9，的范围为0.1~0.4，当的比值在0.105~0.725之间时，此时压缩机具有最优容积比，并行气缸3的补气压力达到最优压力值。通过对其三个缸体容积比的理论计算，可确认最优容积比使得压缩机的性能达到最优，最大程度提升机械制冷的效率，在提升压缩机能效的同时也可以有效解决振动等问题。

具体来说，如图2所示，切换装置包括：第一拨片23、与第一拨片23连接的第一控制件24、第二拨片25、与第二拨片25连接的第二控制件26。第一拨片23的形状与排气通道21大致相同、尺寸略大于排气通道21，第一控制件24推动第一拨片23运动，排气通道21的一侧设有容纳第一拨片23伸出或缩回的第一安装槽，第一控制件24将第一拨片23从第一安装槽向外推出到伸入排气通道21内时，排气通道21被关闭，第一控制件24将第一拨片23从排气通道21内拉出到缩回第一安装槽时，排气通道21被打开。同样的，第二拨片25的形状与连接通道22大致相同，尺寸略大于连接通道22，第二控制件26推动第二拨片25运动，连接通道22的一侧设有容纳第二拨片25伸出或缩回的第二安装槽，第二控制件26将第二拨片25从第二安装槽向外推出到伸入连接通道22内时，连接通道22被关闭，第二控制件26将第二拨片25从连接通道22内拉出到缩回第二安装槽时，连接通道22被打开。第一控制件24和第二控制件26可选用电磁控制件，两个控制件均连接在压缩机或者空调系统的控制板上，当需要双缸与双级的切换时，控制板的反馈信号会给到第一控制件24和第二控制件26，两个控制件根据电流的信号反馈驱动各自连接的拨片运动，使排气通道21和连接通道22切换开关状态，从而转换压缩机内的气体流路。

需要说明的是，第二拨片25伸入连接通道22内时，将连接通道22的内腔分隔为与第一气缸1连通的第一中间腔和与第二气缸2连通的第二中间腔，连接通道22仅能在第二中间腔的压力大于第一中间腔的压力时被打开，以保证双级压缩时，气体仅能从第二气缸2流入第一气缸1中。

第一气缸1、第二气缸2和并行气缸3的吸气孔各自独立连接有分液器，每个分液器的进气管均设置有调节进气状态的开关阀，第一气缸1所连接的分液器为第一分液器5，第二气缸2所连接的分液器为第二分液器6，并行气缸3的吸气端连接的分液器为并行分液器7，第一分液器5的进气管上设置有第一开关阀17，第二分液器6的进气管上设置有第二开关阀19，并行分液器7的进气管上设置有并行开关阀4。并行开关阀4打开时，并行气缸3独立运行工作，其工作腔排出的气体送进壳体中与第一气缸1、第二气缸2排出的气体混合；并行开关阀4关闭时，并行气缸3卸载，不参与冷媒循环。并行开关阀4的开关可根据实际需求调节，使用灵活且控制方便。较优的，第一开关阀17的进口和第二开关阀19的进口之间连接有中间管，中间管设有控制开关阀8，控制开关阀8关闭时，第一气缸1和第二气缸2分别单独压缩及补气，控制开关阀8接通时，第一气缸1和第二气缸2吸入同个蒸发温度的气体进行压缩。

本发明的压缩机可以实现单缸并行独立、双缸双温、双缸双级、双缸变容并行独立以及三缸双温、三缸双级、三缸并行独立等多个功能，其运行原理如下：

单缸并行独立：关闭第一开关阀17和第二开关阀19、开启并行开关阀4，第一气缸1和第二气缸2不工作，仅有并行气缸3工作，即单缸模式；

双缸双温：开启第一开关阀17和第二开关阀19、关闭并行开关阀4，关闭连接通道22、打开排气通道21，第一气缸1和第二气缸2各自独立工作，第一气缸1和第二气缸2中的气体排入壳体内混合，仅为双缸模式下的夏季制冷双温模式；

双缸双级：开启第一开关阀17和第二开关阀19、关闭并行开关阀4，打开连接通道22、关闭排气通道21，使得第二气缸2的气体经压缩后进入到第一气缸1进行双级压缩，第一气缸1和第二气缸2吸入气体压力可同可异，也可实现双温方案；

双缸变容并行独立：开启第一开关阀17和并行开关阀4、关闭第二开关阀19，第一气缸1和并行气缸3各自独立压缩，第二气缸2不工作，适用于低频低负荷状态下的制热模式运行，显著提升制热能力；

三缸双温：开启第一开关阀17、第二开关阀19和并行开关阀4，关闭连接通道22、打开排气通道21，第一气缸1和第二气缸2各自独立工作，第一气缸1和第二气缸2中的气体排入壳体内混合，即上述双缸双温模式下开启并行气缸；

三缸双级：开启第一开关阀17、第二开关阀19和并行开关阀4，打开连接通道22、关闭排气通道21，使得第二气缸2的气体经压缩后进入到第一气缸1进行双级压缩，第一气缸1和第二气缸2吸入气体压力可同可异，即上述双缸双级模式下开启并行缸；

三缸并行独立：开启第一开关阀17、第二开关阀19和并行开关阀4，关闭连接通道22、打开排气通道21，第一气缸1、第二气缸2和并行气缸3各自独立工作，第一气缸1、第二气缸2和并行气缸3中的气体排入壳体内混合，控制开关阀8根据实际需求可以打开或关闭，控制开关阀8关闭时可以在第一分液器5和第二分液器6接入不同蒸发温度的气体实现双温，与此同时并行气缸3也处于独立工作状态，实现三缸模式。

如图4至6所示，本发明还提出了空调系统，其包括双蒸发器和上述的压缩机。空调系统的部分通路中设有开关阀，上述的开关阀可选用电磁阀，通过改变各开关阀的闭合状态，可改变单排压缩机在空调系统管路中的气体流路。空调系统主要针对夏季制冷和梅雨季除湿及严寒制热的三种环境设计，当夏季炎热时，压缩机的第一气缸1和第二气缸2吸入不同蒸发温度的气体（即不同压力的气体，例如第一气缸1吸入二次节流后的低温低压气体，第二气缸2吸入一次节流后通过闪蒸器10的中温中压气体），此时关闭并行开关阀4，并行气缸3不工作，而第一气缸1和第二气缸2对应设计的空调系统为双蒸发器结构，空调制冷系统的双蒸发器有一低温蒸发器用于除湿，高温蒸发器用于处理显热，分级处理负荷，提高循环效率，温湿独立控制，有效提升制冷量；当梅雨季潮湿时，改变气体流路，第一气缸1和第二气缸2排出气体分两条流路依次进入低温蒸发器用于再热，高温蒸发器用于冷凝除湿，经循环后合并到一条管路进入到压缩机，实现温湿双控、冷凝再热，有效提升除湿能力；当严寒制热时，可根据需求改变切换排气通道和连接通道的开关状态，以控制第二气缸2中的气体是否进入第一气缸1，从而实现双级及双缸之间的转换，使得制制热能力大大提升，此外，开启并行缸进行独立补气增焓，在原基础上更进一步提升制热效果。

具体来说空调系统还包括：冷凝器14、具有三个接口的闪蒸器10、第一蒸发器11、第二蒸发器12和具有四个端口的四通阀13，压缩机的排气口30连接四通阀13的第一端，冷凝器14的一端连接四通阀13的第二端口、另一端串联第一节流阀15连接闪蒸器10的第一接口，第一蒸发器11的一端连接闪蒸器10的第二接口、另一端连接四通阀13的第三端口，第二蒸发器12的一端串联第二节流阀16连接闪蒸器10的第二接口、另一端并联设置有第一支路和第二支路，第一支路连接第一开关阀17的进口，第二支路串联第三开关阀18连接压缩机的排气口30，四通阀13的第四端口连接第二开关阀19的进口，闪蒸器10的第三接口连接并行开关阀4的进口。

以下分别对夏季制冷、梅雨季除湿及严寒制热三种环境的运行模式对进行详细说明。

如图4所示，夏季制冷-双温运行模式：打开第一开关阀17和第二开关阀19，关闭控制开关阀8和第三开关阀18，关闭连接通道22、打开排气通道21，此时压缩机排出的气体通过四通阀13和冷凝器14，同时打开第一节流阀15和第二节流阀16，依次做节流降压作用，气体一部分通过闪蒸器10经过第一蒸发器11，一部分通过第二节流阀16进入第二蒸发器12，与之对应的，第一蒸发器11处理显热将气体引至第二气缸2，第二蒸发器12除湿将气体引至第一气缸1，第一气缸1和第二气缸2独立压缩工作，使得空调系统递级降温，温湿度独立控制，显著提升空调系统的制冷能力，针对夏季炎热环境提升制冷效果。同时，并行开关阀4可开可关，根据实际需求决定并行气缸3是否卸载，当并行气缸3运行工作时，其压缩的气体排至壳体腔内与第一气缸1和第二气缸2压缩的气体混合，作为补气增焓的效果以提升压缩机及空调系统的能效。

如图5所示，梅雨季除湿-双温并行运行模式：打开第二开关阀19和控制开关阀8，关闭第一开关阀17，此时压缩机排出的气体通过四通阀13和冷凝器14，同时打开第一节流阀15和第二节流阀16，依次做节流降压作用，气体首先通过闪蒸器10积聚在第一蒸发器11处，此时压缩机排出的气体经过第二蒸发器12进行再热，之后气体混合经过第一蒸发器11进行冷凝除湿，之后再次经过四通阀13进入到第一、第二分液器对应的第一气缸1和第二气缸2，由于控制开关阀呈开启状态，此时第一气缸1和第二气缸2吸入同个蒸发温度的气体，使得双蒸发器空调系统温湿双控、调温除湿、冷凝再热，无需再进行电加热，显著提升空调系统的制热能力，针对梅雨季环境提升处理效果。同时，并行开关阀4可开可关，根据实际需求决定并行气缸3是否卸载，当并行气缸3运行工作时，其压缩的气体排至壳体腔内与双温大小缸压缩的气体混合，作为补气增焓的效果以提升压缩机及空调系统的能效。

如图6所示，严寒制热-三缸并行运行模式：此模式针对严寒环境需要制热的情况进行设计，开启第一开关阀17、第二开关阀19和并行开关阀4，关闭第三开关阀18，关闭连接通道22、打开排气通道21，第一气缸1、第二气缸2和并行气缸3各自独立工作，第一气缸1、第二气缸2和并行气缸3中的气体排入壳体内混合，按照上文中的三缸模式运行。

本发明解决了常规三缸压缩机成本高和振动大，推广效果一般的问题，且还可以解决低负荷性能优势不大、apf不够高等问题，结合空调系统的双蒸发温度蒸发器，低温蒸发器用于除湿，高温蒸发器用于处理显热，分级处理负荷，提高循环效率。本发明的空调系统不仅可以实现夏季制冷、梯级降温、温湿度独立控制，还可以实现梅雨季除湿、温湿双控、调温除湿、冷凝再热、无需电再热；另外还可以实现严寒制热，高效制热，节能环保。且新设计并行气缸，通过并行开关阀闭合实现并行气缸的开关，不仅可以实现并行气缸的卸载，还可以通过并行缸进行补气增焓，有效提升制热性能。

另外，由于三个气缸均有独立的分液器进行吸气，故可根据实际需求实现不同功能及制冷制热需求，显著提升压缩机能效，降低能耗损失，提高压缩机的环保节能能力。此外，本本发明由于调整了缸体的大小，使得压缩机的振动得以显著降低，避免了大型压缩机由于其转动惯量引起的振动大的问题。同时，本发明的泵体结构不同于常规三缸结构，可降低压缩机的成本，按照理论计算来说，本发明的压缩机的能效比之常规压缩机提升10%左右，可显著提升压缩机的能效及空调制冷系统的apf等，而且双蒸发器的空调系统设计，使得温湿控制实现独立控制，针对不同季节及环境对空调系统实现不同方式的控制，不仅可以节能、省成本降空间，而且还可以显著提升空调的制热性能，具备很好的市场前景及产品推广性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。