CN104948462B - 压缩机和具有其的空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机和具有其的空调系统，压缩机包括：壳体，壳体具有排出口；设在壳体内的气缸组件，气缸组件具有压缩腔；设在壳体内的电机组件，电机组件内具有连通压缩腔与排出口的第一流体通道，电机组件与壳体之间限定有第二流体通道，制冷剂为二氟甲烷，第一流体通道和第二流体通道在制冷剂流动方向上的最小横截面积分别为G1和G2，压缩机的排出容积为D，G1、G2与D满足关系式：f＝D×ρd/G1，h＝D×ρd/G2，其中，0.2g/cm²≤f≤3.8g/cm²，0.12g/cm²≤h≤1.3g/cm²,ρd＝0.079g/cm³。根据本发明实施例的压缩机，排气和回油更顺畅，功耗低且运行效率提高。

Description

压缩机和具有其的空调系统

技术领域

本发明涉及空调技术领域，更具体地，涉及一种压缩机和具有其的空调系统。

背景技术

R22制冷剂已被“蒙特利尔议定”书列为限期逐步淘汰的制冷剂。欧洲、日本早已开始转向R410A制冷剂替代，美国也开始禁止R22在新的制冷产品中的使用。中国也加快了R22淘汰的步伐，2015年要达到削减基线水平的10％的要求。而国内一些主要品牌也开始推出R410A作为制冷剂的环保空调。然而R410A的GWP值比R22还大，“京都议定书”已将R410A列为受控排放的温室效应气体，所有R410A绝不是长远的替代方案。

作为替代制冷剂之一的R32，即二氟甲烷，为业界关注。其GWP为675，仅为R410A(GWP2100)的约三分之一。其安全等级为A2L，可燃性远远低于碳氢制冷剂R290。因此，应用R32制冷剂的产品，在市场推广上以及市场接受程度上，要优于R290制冷剂产品。然而，当空调中所使用的制冷剂发生改变时，空调的结构也应当进行调整。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

发明人对使用R32制冷剂的空调系统进行了测试，发现在空调ASHRAE测试条件下，压缩机无论是在吸气状态还是排气状态，采用R32制冷剂比R410A制冷剂的质量流量要低得多，约为R410A制冷剂的65％～75％，具体如表1所示：

表1

至于汽化潜热方面，在40℃和10℃下，R32制冷剂比R410A制冷剂则高出约20％，具体如表2所示。由于汽化潜热越高，单位质量制冷剂吸收或放出的热量越多，因此，尽管表1所示的R32制冷剂比R410A制冷剂的质量流量要低得多。但是，在空调ASHRAE测试条件下，压缩机采用相同的排出容积时，采用R32制冷剂比R410A制冷剂的制冷量仍会要高出约5％～7％，具体如表3所示。

表2

表3

因此，要得到相同的制冷量的话，采用R32制冷剂的滚动转子压缩机的排出容积会比采用R410A制冷剂时要小一点。

同时，发明人根据试验研究发现，实际空调系统在匹配时，要得到相当的制冷量的话，采用R32制冷剂时只需要以往R410A制冷剂的70％～85％的充灌量(质量)。

有鉴于此，本申请的发明人专门针对采用R32制冷剂的空调系统进行了研究，其中特别对压缩机的结构进行了改进，使改进后的压缩机及其空调系统可以匹配R32制冷剂，使用性能较好。

具体而言，压缩腔中的制冷剂会通过流体通道流入壳体上部的空腔，然后通过排出口排出壳体。其中，部分在壳体上部的空腔中被分离处理的润滑油也会将经由该流体通通道回落到压缩机的底部油池。

发明人发现，当该流体通道的横截面积过小时，会对制冷剂的排出产生过大的阻力，使压缩机的功耗增加。特别是当定子铁芯与壳体内壁面之间的流体通道的横截面积过小时，制冷剂向上流动的速度就会过大，使得在壳体上部的空腔中被分离处理的润滑油下落困难，造成压缩机油池缺油，从而影响压缩腔的内部供油，致使压缩机的润滑性能恶化，产生运动部件间的磨损。而当流体通道的横截面积过大时，电机的效率会恶化，也会使得压缩机的功耗增加。

因此，本申请的发明人对采用R32的压缩机的流体通道进行了专门的设计，使采用R32的压缩机的排气更加顺畅，同时润滑油也更易回到底部油池，压缩机的功耗降低，工作效率可提升。

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，本发明提出了一种压缩机，所述压缩机排气性能和润滑性能好，功耗低。

本发明还提出了一种具有上述压缩机的空调系统。

根据本发明实施例的压缩机，包括：壳体，所述壳体具有排出口；气缸组件，所述气缸组件设在所述壳体内，所述气缸组件具有压缩腔；电机组件，所述电机组件设在所述壳体内，所述电机组件内具有连通所述压缩腔与所述排出口的第一流体通道，所述电机组件与所述壳体之间限定有第二流体通道，所述压缩机采用的制冷剂为二氟甲烷，所述第一流体通道和所述第二流体通道在所述制冷剂的流动方向上的最小横截面积分别为G1和G2，所述压缩机的排出容积为D，所述G1、G2与D满足关系式：f＝D×ρd/G1，h＝D×ρd/G2，其中，0.2g/cm²≤f≤3.8g/cm²，0.12g/cm²≤h≤1.3g/cm²,ρd＝0.079g/cm³。

根据本发明实施例的压缩机，排气阻力小，排气和回油更顺畅，压缩机的功耗低，润滑性更好，运行效率提高且不易磨损，压缩机使用更安全可靠。

另外，根据本发明上述实施例的压缩机还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，当所述电机组件的转速不变时，0.4g/cm²≤f≤3.8g/cm²，0.14g/cm²≤h≤0.7g/cm²。

根据本发明的一个实施例，当所述电机组件的转速可变时，0.2g/cm²≤f≤2.2g/cm²，0.12g/cm²≤h≤1.3g/cm²。

根据本发明的一个实施例，所述电机组件包括：定子，所述定子设在所述壳体内，所述定子的外壁面的至少一部分与所述壳体的内壁面间隔开形成所述第二流体通道，所述定子内设有贯通其厚度方向的装配孔；转子，所述转子可枢转地设在所述装配孔内，所述转子的外壁面与所述定子的内壁面间隔开形成所述第一流体通道。

根据本发明的一个实施例，所述第一流体通道与所述第二流体通道分别沿所述壳体的轴向延伸。

根据本发明的一个实施例，所述第一流体通道与所述第二流体通道在所述壳体的轴向上的横截面积均不变。

根据本发明的一个实施例，所述定子的外壁面上设有切边，所述第二流体通道的至少一部分由所述切边与所述壳体的内壁面限定出。

根据本发明的一个实施例，所述定子的外壁面上设有凹槽，所述第二流体通道的一部分由所述凹槽与所述壳体的内壁面限定出。

根据本发明的一个实施例，所述切边与所述凹槽分别包括多个，多个所述凹槽与多个所述切边沿所述定子的周向间隔开设置。

根据本发明实施例的空调系统，包括根据本发明实施例的压缩机。

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

图1是根据本发明实施例的压缩机的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的压缩机的电机组件的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的压缩机的第一流体通道的示意图；

图4是根据本发明实施例的压缩机的第二流体通道的示意图。

附图标记：

压缩机100；

壳体10；排出口11；

气缸组件20；压缩腔21；气缸201；轴承202。

电机组件30；第一流体通道31；第二流体通道32；定子301；装配孔3011；切边3012；凹槽3013；转子302。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的压缩机100。

参照图1至图4所示，根据本发明实施例的压缩机100包括壳体10、气缸组件20和电机组件30。压缩机100采用的制冷剂为二氟甲烷，即R32。

气缸组件20和电机组件30分别设在壳体10内。壳体10具有排出口11，气缸组件20具有压缩腔21，电机组件30内具有第一流体通道31，即图3中剖面线处所示。第一流体通道31连通压缩腔21与排出口11，制冷剂可以通过第一流体通道31流向排出口11。电机组件30与壳体10之间限定有第二流体通道32，即图4中剖面线处所示，制冷剂也可以通过第二流体通道32流向排出口11。其中，与制冷剂分离的润滑油可以通过两个流体通道，特别是第二流体通道32回流至底部油池。

本申请的发明人经过研究发现，在相同的制冷量下，采用R32的制冷剂时，制冷剂的流量比以往的制冷剂要小很多，而制冷剂的流量跟压缩机100的排出容积有关。因此，压缩机100中的两个流体通道的横截面积与压缩机100的排出容积之间应当满足一定的关系。

由于两个流体通道的横截面积在沿制冷剂的流动方向上可以是变化的，此时，制冷剂的流量则主要取决于两个流体通道的横截面积最小的位置。因此，两个流体通道的最小横截面积与压缩机100的排出容积之间应当满足一定的关系。

为方便描述，假定压缩机100的排出容积为D。假定第一流体通道31和第二流体通道32在制冷剂的流动方向上的最小横截面积分别为G1和G2。也就是说，在第一流体通道31内的制冷剂的流动方向上，该第一流体通道31的最小横截面积为G1；在第二流体通道32内的制冷剂的流动方向上，该第二流体通道32的最小横截面积为G2。其中，制冷剂的流动方向通常即为流体通道的延伸方向。

另外，为方便描述，以下所描述的第一流体通道31或第二流体通道32的的最小横截面积均是指第一流体通道31或第二流体通道32在其内部的制冷剂的流动方向上的最小横截面积。

发明人经过研究得出，G1、G2与D满足关系式：f＝D×ρd/G1，h＝D×ρd/G2。其中，f和h为流量系数，0.2g/cm²≤f≤3.8g/cm²，0.12g/cm²≤h≤1.3g/cm²。ρd为3.5MPa的压力(绝对压力)下、90℃的温度下，R32制冷剂气态的密度，ρd＝0.079g/cm³。

这里，压缩机100的排出容积D可以根据的具体情况进行取值，例如，在本发明的一些实施例中，3.0cm³≤D≤95cm³。当D、f和h的值确定时，第一流体通道31和第二流体通道32的最小横截面积S1即可以确定。符合该关系式的压缩机100的排气性能好，压缩机100的功耗降低，性能提升。

根据本发明实施例的压缩机100，通过使第一流体通道31与第二流体通道32的最小横截面积分别满足一定的关系式，使得采用R32的压缩机100的排气阻力小，排气和回油更顺畅，压缩机100的功耗低，润滑性更好，运行效率提高且不易磨损，压缩机100使用更安全可靠。

可以理解的是，根据本发明实施例的压缩机100可以为定速压缩机，也可以为变频压缩机。f和h可以根据压缩机100的类型适当调整其取值范围，以更有针对性的对压缩机100的结构进行改进，使结构设计更加合理，压缩机100的性能更好。

具体而言，当压缩机100为定速压缩机时，即电机组件30的转速不变时，0.4g/cm²≤f≤3.8g/cm²，0.14g/cm²≤h≤0.7g/cm²；当压缩机100为变频压缩机时，即当电机组件30的转速可变时，0.2g/cm²≤f≤2.2g/cm²，0.12g/cm²≤h≤1.3g/cm²。

参照图1至图4所示，电机组件30可以包括定子301和转子302。定子301可以设在壳体10内，定子301内设有贯通其厚度方向的装配孔3011，转子302可枢转地设在装配孔3011内。通常定子301的厚度方向为定子301的轴向，即壳体10的轴向。转子302的外壁面与定子301的内壁面间隔开形成第一流体通道31，定子301的内壁面即为装配孔3011的壁面。定子301的外壁面的至少一部分与壳体10的内壁面间隔开形成第二流体通道32。

由此，制冷剂和润滑油可以从定子301与转子302之间以及定子301与壳体10之间穿过，电机组件30的润滑性更好，气体流动更分散顺畅，排气效率更高。

优选地，第一流体通道31与第二流体通道32分别沿壳体10的轴向延伸。由此，气体的通过路径更短且更易于向上流动，压缩机100排气更顺畅。同时，润滑油更易于下落，提高了润滑油的利用率，润滑性更好，压缩机100的功耗更低。

根据本发明的一些实施例，第一流体通道31与第二流体通道32在壳体10的轴向上的横截面积均不变。也就是说，第一流体通道31和第二流体通道32在各自的延伸方向上形成为横截面积不变的结构。由此，制冷剂在第一流体通道31和第二流体通道32内流动更平稳，不易发生紊流，压缩机100的排气性能更好。

根据本发明的一些实施例，定子301的外壁面上可以设有切边3012，第二流体通道32的至少一部分可以由切边3012与壳体10的内壁面限定出。进一步地，定子301的外壁面上还可以设有凹槽3013，第二流体通道32的一部分可以由凹槽3013与壳体10的内壁面限定出。

在图2至图4所示的实施例中，定子301的外壁面上既设有切边3012，又设有凹槽3013，第二流体通道32的一部分由切边3012与壳体10的内壁面限定出，第二流体通道32的另一部分由凹槽3013与壳体10的内壁面限定出。此时，第二流体通道32被分成多个部分，为分散性通道。第二流体通道32的最小横截面积为多个凹槽3013的壁面与壳体10的内壁面所限定空间的最小横截面积与多个切边3012与壳体10的内壁面所限定空间的最小横截面积之和。

其中，切边3012与凹槽3013分别可以包括多个，多个凹槽3013与多个切边3012沿定子301的周向间隔开设置，其中定子301的周向即为壳体10的周向。优选地，多个凹槽3013与多个切边3012沿定子301的周向相间设置，即相邻的两个凹槽3013之间设有一个切边3012，相邻的两个切边3012之间设有一个凹槽3013。该种结构设计更加合理，压缩机100的平衡性更好，运行更可靠。

如图1所示，气缸组件20可以包括一个气缸201，气缸201上设有轴承202。吸气通道可以设在气缸201上，排气通道可以设在轴承202上。在图1所示的实施例中，压缩机100为单缸压缩机100，当然，本发明不限于此。例如，在本发明的一些未示出的实施例中，压缩机100可以为双缸压缩机100，即气缸组件20包括可以两个气缸201。

根据本发明实施例的空调系统可以包括冷凝器、蒸发器和根据本发明实施例的压缩机100等部件。该压缩机100可以为如图1中所示的滚动转子302压缩机100。由于根据本发明实施例的压缩机100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的空调系统排气性能好，制冷系统的运行效率高，安全性提高。

根据本发明实施例的制冷系统的其他构成和操作以及压缩机100与其他部件的连接结构与连接关系对于本领域的普通技术人员来说是可知的，在此不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，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，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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；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。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。

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 (10)

1.一种压缩机，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体具有排出口；

气缸组件，所述气缸组件设在所述壳体内，所述气缸组件具有压缩腔；

电机组件，所述电机组件设在所述壳体内，所述电机组件内具有连通所述压缩腔与所述排出口的第一流体通道，所述电机组件与所述壳体之间限定有第二流体通道，所述压缩机采用的制冷剂为二氟甲烷，

所述第一流体通道和所述第二流体通道在所述制冷剂的流动方向上的最小横截面积分别为G1和G2，所述压缩机的排出容积为D，所述G1、G2与D满足关系式：f＝D×ρd/G1，h＝D×ρd/G2，其中，0.2g/cm²≤f≤3.8g/cm²，0.12g/cm²≤h≤1.3g/cm²,ρd＝0.079g/cm³。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，当所述电机组件的转速不变时，0.4g/cm²≤f≤3.8g/cm²，0.14g/cm²≤h≤0.7g/cm²。

3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，当所述电机组件的转速可变时，0.2g/cm²≤f≤2.2g/cm²，0.12g/cm²≤h≤1.3g/cm²。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述电机组件包括：

定子，所述定子设在所述壳体内，所述定子的外壁面的至少一部分与所述壳体的内壁面间隔开形成所述第二流体通道，所述定子内设有贯通其厚度方向的装配孔；

转子，所述转子可枢转地设在所述装配孔内，所述转子的外壁面与所述定子的内壁面间隔开形成所述第一流体通道。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述第一流体通道与所述第二流体通道分别沿所述壳体的轴向延伸。

6.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述第一流体通道与所述第二流体通道在所述壳体的轴向上的横截面积均不变。

7.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述定子的外壁面上设有切边，所述第二流体通道的至少一部分由所述切边与所述壳体的内壁面限定出。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，所述定子的外壁面上设有凹槽，所述第二流体通道的一部分由所述凹槽与所述壳体的内壁面限定出。

9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述切边与所述凹槽分别包括多个，多个所述凹槽与多个所述切边沿所述定子的周向间隔开设置。

10.一种空调系统，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的压缩机。