CN112360716A

CN112360716A - 双缸双级压缩机、制冷系统、制冷系统控制方法及冰箱

Info

Publication number: CN112360716A
Application number: CN202011081372.3A
Authority: CN
Inventors: 何杰伟; 徐敏; 陈娟娟; 冯海
Original assignee: Gree Green Refrigeration Technology Center Co Ltd of Zhuhai
Current assignee: Gree Green Refrigeration Technology Center Co Ltd of Zhuhai
Priority date: 2020-10-09
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2040-10-09
Also published as: CN112360716B

Abstract

本发明提供一种双缸双级压缩机、制冷系统、制冷系统控制方法及冰箱。双缸双级压缩机，包括：压缩机外壳，所述压缩机外壳内形成有安装腔，所述安装腔内设置有一级气缸和二级气缸，所述压缩机外壳上设置有：一级吸气管，与所述安装腔连通；一级排气管与所述一级气缸的排气口连通；切换管，与所述安装腔连通；二级吸气管，与所述二级气缸的吸气口连通；二级排气管，与所述二级气缸的排气口相连；控制阀，与所述一级排气管和切换管连通，用于控制一级排气管排气出的制冷剂的流动方向。本发明可以提高压缩机的效率。

Description

双缸双级压缩机、制冷系统、制冷系统控制方法及冰箱

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种双缸双级压缩机、制冷系统及冰箱。

背景技术

众所周知，除去大型活塞压缩机外，其余大部分小型往复式活塞压缩机均为单气缸单级压缩机。单级活塞压缩机受吸排气压比的限制，系统匹配后难以实现-33℃以下深冻。其次，家用冰箱系统一般由两个温区组成，即冷藏室与冷冻室。通常，冷藏室温度设定在5度，冷冻室温度设定在-18度，两者温差相差较大，现有技术冰箱一般根据冷冻室温度选取一个蒸发温度，导致冷藏室传热温差过大，传热效率低。

近年来，随着人民收入水平的提升，对于深冻冰箱的需求日益突出，深冻冰箱能实现更低温度的冷冻，对于特殊食品的保护周期能更长，当冰箱系统为了实现更低温度的蒸发温度时，存在着如下技术难题：

1、效率低：冷藏温度与冷冻温度温差过大，若使用传统的单蒸发温度系统，会导致系统效率低，耗电量大等问题；

2、压缩机压比过大：深冻冰箱冷冻室温度一般设定低于-30度，使用现有的传统单级压缩机存在着压比过大问题；

3、排气温度高：单级压缩机在大压比工况下压缩机排气温度高，存在可靠性问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种双缸双级压缩机、制冷系统及冰箱，至少用于解决现有技术中效率低的技术问题，具体地：

第一方面，本发明提供一种双缸双级压缩机，包括：

压缩机外壳，所述压缩机外壳内形成有安装腔，所述安装腔内设置有一级气缸和二级气缸，

所述压缩机外壳上设置有：一级吸气管，与所述安装腔连通；一级排气管与所述一级气缸的排气口连通；切换管，与所述安装腔连通；二级吸气管，与所述二级气缸的吸气口连通；二级排气管，与所述二级气缸的排气口相连；

控制阀，与所述一级排气管和切换管连通，用于控制一级排气管排气出的制冷剂的流动方向。

进一步可选地，还包括混合腔，补气管、控制阀和所述二级吸气管与所述混合腔连通。

进一步可选地，所述控制阀为三通阀，所述一级排气管、切换管和所述混合腔分别与所述三通阀的一个端口连接。

进一步可选地，所述三通阀能够使所述一级排气管与所述切换管连通；或者，所述一级排气管通过所述混合腔与所述二级排气管连通；或者，所述一级排气管与和所述切换管与所述混合腔连通。

第二方面，本发明提供一种制冷系统，包括：

上述双缸双级压缩机，

冷凝器，所述冷凝器的第一端口与所述二级排气管相连；

第一蒸发器，所述第一蒸发器的第一端口与所述冷凝器的第二端口相连，所述第一蒸发器的第二端口与所述一级吸气管相连；

第二蒸发器，所述第二蒸发器的第一端口与所述冷凝器的第二端口相连；

气液分离器，所述第二蒸发器的第二端口与所述气液分离器的第一端口相连，所述气液分离器的第二端口与所述二级吸气管相连；

其中，所述冷凝器与所述第一蒸发器之间的连接管路，以及所述冷凝器与所述第二蒸发器之间的管路上均设置有节流装置。

进一步可选地，还包括混合腔，所述气液分离器的第二端口、控制阀和所述二级吸气管与所述混合腔连通。

进一步可选地，所述气液分离器的第三端口与所述第一蒸发器的第一端口相连。

第三方面，本发明提供一种制冷系统的控制方法，用于控制上述制冷系统，包括：

第一运行模式：

所述一级气缸和所述二级气缸同时运行，所述冷凝器流出的制冷剂经所述第二蒸发器后，进入所述气液分离器，

所述气液分离器内的制冷剂一部分进入第一蒸发器，然后流入所述一级吸气口，另一部分流入到所述二级吸气管，

所述一级排气管与所述二级吸气管连通，所述切换管关闭；

第二运行模式：

所述第一蒸发器运行，所述冷凝器流出的制冷剂经所述第一蒸发器后流入所述一级吸气口，

所述一级排气管与所述二级吸气管连通，所述切换管关闭；

第三运行模式：

所述第二蒸发器运行，所述冷凝器流出的制冷剂经所述第二蒸发器流入所述气液分离器，

所述气液分离器流出的制冷剂进入混合腔，所述一级排气管和所述切换管同时与所述混合腔连通，

所述混合腔内的制冷剂一部分进入所述二级吸气管进行补气。

进一步可选地，还包括第四运行模式：

所述气液分离器流出的制冷剂进入混合腔，所述混合腔内的制冷剂进入所述二级吸气管进行补气，

所述一级排气管与所述切换管连通，并且所述一级排气管和所述切换管与所述混合腔断开。

第四方面，本发明提供一种冰箱，包括冷藏室和冷冻室，还包括上述制冷系统，所述第一蒸发器用于所述冷冻室，所述第二蒸发器用于所述冷藏室。

本发明通过控制阀和切换管配合实现容积调节，提高压缩机效率及冰箱系统效率；提供适应制冷系统双蒸发温度控制模式，压缩机工作原理简单，实施及控制方式可靠，较低成本即可实现压缩机容积变化。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。

图1示出本发明实施例双缸双级压缩机的结构示意图；

图2示出本发明实施例制冷系统第一运行模式示意图；

图3示出第一运行模式压缩机运行状态示意图；

图4示出本发明实施例制冷系统第二运行模式示意图；

图5示出第二运行模式压缩机运行状态示意图；

图6示出本发明实施例制冷系统第三运行模式示意图；

图7示出第三运行模式压缩机运行状态示意图；

图8示出本发明实施例制冷系统第四运行模式示意图；

图9示出第四运行模式压缩机运行状态示意图。

图中：

10、压缩机外壳；11、一级吸气管；12、一级排气管；13、切换管；14、二级吸气管；15、二级排气管；16、一级吸气消音器；17、二级吸气消音器；20、三通阀；30、混合腔；40、冷凝器；50、第一蒸发器；60、第二蒸发器；70、气液分离器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

本发明通过容积调节，提高压缩机效率及冰箱系统效率；提供适应冰箱系统双蒸发温度控制模式，提供冰箱系统实现冷冻冷藏同开，单开冷冻或单开冷藏三种不同制冷模式；压缩机工作原理简单，实施及控制方式可靠，较低成本即可实现压缩机容积变化。以下结合具体实施例对本发明进行详细介绍：

如图1所示，本发明提供一种双缸双级压缩机，包括：

压缩机外壳10，所述压缩机外壳10内形成有安装腔，所述安装腔内设置有一级气缸和二级气缸，一级气缸、二级气缸呈180°对置，包括但不限于水平放置或上下错位放置。

相应的，一级气缸设置一级活塞、一级连杆及一级吸气消音器16等气阀组件，二级气缸设置二级活塞、二级连杆及二级吸气消音器17等气阀组件。一级活塞安装在一级气缸中，二级活塞安装在二级气缸中，一级活塞通过一级连杆与曲轴连接，二级活塞通过二级连杆与曲轴连接；两级连杆共用一曲轴，通过嵌套方式装配及运行。电机带动曲轴旋转、通过曲柄连杆结构驱动两活塞在气缸中进行往复运动，通过阀组组件控制压缩机吸气、压缩、排气，通过气路结构设计、实现双级压缩。其中，一级压缩及二级压缩共用曲轴、电机，一级连杆及二级连杆包括但不限于用嵌套、上下错位等方式安装于曲柄上。

压缩机外壳10上设置有：一级吸气管11，与所述安装腔连通；一级排气管12与所述一级气缸的排气口连通；切换管13，与所述安装腔连通；二级吸气管14，与所述二级气缸的吸气口连通；二级排气管15，与所述二级气缸的排气口相连；

控制阀，与所述一级排气管12和切换管13连通，用于控制一级排气管12排气出的制冷剂的流动方向，以实现双缸双级压缩、单缸单级卸载压缩模式切换。

优选地，还包括混合腔30，所述补气管、控制阀和所述二级吸气管14与所述混合腔30连通，使得一级排气和中间补气可以同时在混合腔30内充分混合，也可以单独为一级排气或中间补气作过渡腔用。

优选地，控制阀为三通阀20，所述一级排气管12、切换管13和所述混合腔30分别与所述三通阀20的一个端口连接，通过三通阀20的控制，可以实现以下不同的连通方式，即：一级排气管12与切换管13连通；一级排气管12与混合腔30连通；一级排气管12、切换管13和混合腔30三者同时连通，从而使压缩机能够实现不同运行模式。

本发明还提供一种制冷系统，包括：上述双缸双级压缩机，冷凝器40，所述冷凝器40的第一端口与所述二级排气管15相连；第一蒸发器50，所述第一蒸发器50的第一端口与所述冷凝器40的第二端口相连，所述第一蒸发器50的第二端口与所述一级吸气管11相连；第二蒸发器60，所述第二蒸发器60的第一端口与所述冷凝器40的第二端口相连；气液分离器70，所述第二蒸发器60的第二端口与所述气液分离器70的第一端口相连，所述气液分离器70的第二端口与所述二级吸气管14相连；其中，所述冷凝器40与所述第一蒸发器50之间的连接管路，以及所述冷凝器40与所述第二蒸发器60之间的管路上均设置有节流装置。

优选地，还包括混合腔30，所述气液分离器70的第二端口、控制阀和所述二级吸气管14与所述混合腔30连通，气液分离器70的第二端口通过补气管与混合腔30连通，经气液分离器70流出的气态制冷剂作为补气。气液分离器70的第三端口与所述第一蒸发器50的第一端口相连。

本发明还提供一种用于控制上述制冷系统的控制方法，通过对制冷系统进行控制可实现不同的工作模式，包括：

第一运行模式：

所述一级气缸和所述二级气缸同时运行，所述冷凝器40流出的制冷剂经所述第二蒸发器60后，进入所述气液分离器70，

所述气液分离器70内的制冷剂一部分进入第一蒸发器50，然后流入所述一级吸气口，另一部分流入到所述二级吸气管14，

所述一级排气管与所述二级吸气管14连通，所述切换管13关闭；

第二运行模式：

所述第一蒸发器50运行，所述冷凝器40流出的制冷剂经所述第一蒸发器50后流入所述一级吸气口，

所述一级排气管12与所述二级吸气管14连通，所述切换管13关闭；

第三运行模式：

所述第二蒸发器60运行，所述冷凝器40流出的制冷剂经所述第二蒸发器60流入所述气液分离器70，

所述气液分离器70流出的制冷剂进入混合腔30，所述一级排气管12和所述切换管13同时与所述混合腔30连通，

所述混合腔30内的制冷剂一部分进入所述二级吸气管14进行补气。

优选地，第四运行模式：

所述气液分离器70流出的制冷剂进入混合腔30，所述混合腔30内的制冷剂进入所述二级吸气管14进行补气，

所述一级排气管12与所述切换管13连通，并且所述一级排气管12和所述切换管13与所述混合腔30断开。

不同的工作模对应不同的应用场景，以下结合制冷系统在冰箱中的应用对其进行详细介绍：

本发明还提供一种冰箱，包括冷冻室和冷藏室，还包括上述制冷系统，所述第一蒸发器50用于冷冻室，所述第二蒸发器60用于冷藏室。制冷系统控制包括：

如图2所示，当冰箱的冷藏室及冷冻室同时需要制冷时(第一运行模式)，从冷凝器40出来的高温高压制冷剂经过一级节流后进入第二蒸发器60，在第二蒸发器60中，部分制冷剂蒸发，对冷藏室进行降温。制冷剂流经第二蒸发器60后进入气液分离器70中进行分离，分离后的气体经过补气管进入混合腔30，同时液体经过二级节流，进入第一蒸发器50。第一蒸发器50中制冷剂完全蒸发，蒸发后的低温低压制冷剂从压缩机的一级吸气管11进入一级气缸进行压缩，压缩至中间压力后从一级排气管12进入混合腔30，并与气液分离器70中过来的冷藏室蒸发气体在混合腔30内部进行混合，制冷剂在混合腔30内混合充分后进入二级吸气管14，二级吸气管14与二级吸气消音器17直接连接，为直接吸气方式，随后制冷剂在二级气缸中压缩至排气压力后由二级排气管15排出压缩机、进入冷凝器40，实现冷冻冷藏同时开启的制冷循环模式。此状态下三通阀20与一级排气管12和混合腔30连通、与切换管13通道关闭。图3为此状态下对应的双缸双级压缩机运行模式示意图。

如图4所示，当冰箱系统中仅冷冻室需要制冷，冷藏室无需制冷时(第二运行模式)，冷凝器40出来的高温高压气体经过二次节流至第一蒸发器50，经一级吸气管11进入压缩机一级气缸压缩，一级气缸压缩后由一级排气管12排至混合腔30，此时补气管关闭，混合腔30仅作过渡作用，混合腔30内仅存在一级排气管12排出的制冷剂，接着二级气缸吸入混合腔30内的气体进行二级压缩，随后经二级排气管15排出压缩机，进入冷凝器40，实现只开冷冻的制冷循环模式。此状态下，第二蒸发器60不工作，对应的气液分离器70以及压缩机补气通路关闭。此状态下三通阀20与一级排气管12、混合腔30连通、与切换管13通道关闭。图5为此状态下对应的双缸双级压缩机运行模式示意图。

当冰箱仅冷藏室需要制冷，冷冻室无需制冷时，此时有两种实现方式。第一种实现方式(第三运行模式)：如图6所示，冷凝器40出来的高温高压气体经过一级节流至冷藏蒸发压力，随后气体经气液分离器70及压缩机补气管进入混合腔30内部。此时混合腔30内部的中间压力气体，部分被二级气缸吸入，在二级气缸中进行一次压缩，随后由二级排气管15排出压缩机，进入冷凝器40。另外一部分气体经由切换管13——压缩机外壳10内部——一级吸气管11进入一级压缩气缸，此时相当于一级气缸从混合腔30内部吸气并最终又排至混合腔30，当压力达到稳定值时，即将一级压缩吸气与排气连通，从而卸载了一级气缸。即当仅冷藏室需要制冷时，一级气缸无压缩，被卸载。图7为此状态下对应的双缸双级压缩机运行模式示意图。

第二种实现方式(第四运行模式)：如图8所示，冷凝器40出来的高温高压气体经过一级节流至冷藏蒸发压力，随后气体经气液分离器70及压缩机补气管进入混合腔30内部，混合腔30仅作过渡作用。此时三通阀20与混合腔30连通的管道关闭，混合腔30内部的中间压力气体，全部被二级气缸吸入，在二级气缸中进行一次压缩，随后由二级排气管15排出压缩机，进入冷凝器40。此时一级气缸仅从压缩机外壳10内部进行吸气，经压缩后从一级排气管12排出，排出后的气体又经切换管13进入压缩机外壳10内部，以此形成一个循环，最终当一级吸排气压力达到稳定时，即一级压缩吸气与排气连通，从而卸载了一级气缸。图9为此状态下对应的双缸双级压缩机运行模式示意图。仅运行二级气缸实现单级压缩，从而与单冷藏室制冷下的轻负载匹配，提高压缩机效率，进而提升冰箱整机效率。

本发明可实现双级压缩，为制冷系统提供更大的运行压比，能够实现制冷系统的高效深冻功能，例如能够实现-33℃以下深冻。并且通过容积调节，提高压缩机效率及冰箱系统效率；提供适应冰箱系统双蒸发温度控制模式，提供冰箱系统实现冷冻冷藏同开，单开冷冻或单开冷藏三种不同制冷模式；压缩机工作原理简单，实施及控制方式可靠，较低成本即可实现压缩机容积变化。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims

1.一种双缸双级压缩机，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的双缸双级压缩机，其特征在于：还包括混合腔，补气管、控制阀和所述二级吸气管与所述混合腔连通。

3.根据权利要求2所述的双缸双级压缩机，其特征在于：所述控制阀为三通阀，所述一级排气管、切换管和所述混合腔分别与所述三通阀的一个端口连接。

4.根据权利要求3所述的双缸双级压缩机，其特征在于：所述三通阀能够使所述一级排气管与所述切换管连通；或者，所述一级排气管通过所述混合腔与所述二级排气管连通；或者，所述一级排气管与和所述切换管与所述混合腔连通。

5.一种制冷系统，其特征在于：包括：

权利要求1-4任一项所述的双缸双级压缩机，

冷凝器，所述冷凝器的第一端口与所述二级排气管相连；

6.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于：还包括混合腔，所述气液分离器的第二端口、控制阀和所述二级吸气管与所述混合腔连通。

7.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于：所述气液分离器的第三端口与所述第一蒸发器的第一端口相连。

8.一种制冷系统的控制方法，用于控制权利要求7所述的制冷系统，其特征在于：包括：

第一运行模式：

所述一级排气管与所述二级吸气管连通，所述切换管关闭；

第二运行模式：

所述一级排气管与所述二级吸气管连通，所述切换管关闭；

第三运行模式：

9.根据权利要求8所述的制冷系统的控制方法，其特征在于：还包括第四运行模式：

10.一种冰箱，其特征在于：包括冷藏室和冷冻室，还包括权利要求5-7任一项所述的制冷系统，所述第一蒸发器用于所述冷冻室，所述第二蒸发器用于所述冷藏室。