气路结构、压缩机、冰箱及制冷方法

技术领域

本公开属于制冷设备技术领域，具体涉及一种气路结构、压缩机、冰箱及制冷方法。

背景技术

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。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，需要采用压比较大的压缩机结构，还需要能够实现压缩机单级、双级压缩的容积可变调节。

发明内容

因此，本公开要解决的技术问题是冰箱系统为了实现更低温度的蒸发温度而采用压比较大的压缩机结构，还需要能够实现压缩机单级、双级压缩的容积可变调节，从而提供一种气路结构、压缩机、冰箱及制冷方法。

为了解决上述问题，本公开提供一种气路结构，包括：

低压级气路、高压级气路、低压排气结构；

低压排气结构一端与低压级气路的排气侧相连通，另一端与高压级气路的进气侧相连通；

切换结构，切换结构的一端与低压级气路的进气侧相连通，另一端与低压级气路的排气侧相连通，切换结构被配置为当切换结构导通时，低压级气路被短接卸载，当切换结构关断时，低压级气路正常工作。

本公开的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

可选的，切换结构包括切换阀、通气管，通气管的一端与低压级气路的进气侧相连通，另一端与低压级气路的排气侧相连通，切换阀被配置为控制通气管的导通或关断。

可选的，低压排气结构设有补气结构，补气结构被配置为对低压排气结构内的低压气体进行补气增焓，低压排气结构还被配置为对低压气体和补气气体进行混合。

可选的，气路结构还包括高压排气结构，高压排气结构与高压级气路的排气侧相连通，高压排气结构被配置为对低压级气路排出的高压气体进行消音、减小压力波动。

可选的，气路结构包括至少一个排气腔体，至少一个排气腔体被配置为低压排气结构，至少一个排气腔体连通在低压级气路的排气侧与高压级气路的进气侧之间。

可选的，切换结构的一端与低压级气路的进气侧相连通，另一端与至少一个排气腔体相连通。

可选的，气路结构包括至少两个排气腔体，至少一个排气腔体被配置为高压排气结构，至少一个排气腔体被配置为与高压级气路的排气侧相连通。

可选的，低压级气路包括低压级气缸，低压级气缸设有低压吸气管，高压级气路包括高压级气缸，高压级气缸包括高压吸气管、高压排气管。

可选的，当气路结构包括至少一个排气腔体时，至少一个排气腔体被配置为低压排气结构，且低压排气结构设有补气结构时，排气结构连通至至少一个排气腔体。

可选的，当气路结构包括至少两个排气腔体时，排气腔体数量为四个，三个排气腔体串联连通后被配置为低压排气结构，一个排气腔体被配置为高压排气结构。

可选的，当气路结构包括至少两个排气腔体时，排气腔体数量为四个，两个排气腔体串联连通后被配置为低压排气结构，两个排气腔体串联连通被配置为高压排气结构。

一种压缩机，采用上述的气路结构。

可选的，压缩机包括壳体，当气路结构包括低压级气缸，且低压级气缸设有低压吸气管时，切换结构的一端与低压吸气管相连通，另一端与低压级气缸的排气侧相连通。

可选的，低压级气缸的排气侧与壳体内相通，低压气体排入壳体内，切换结构的一端与低压吸气管相连通，另一端与壳体内相连通。

可选的，压缩机包括气缸座；

当气路结构包括低压级气缸、高压级气缸时，低压级气缸、高压级气缸呈180°布置在气缸座上；

和/或，

当气路结构包括排气腔体时，排气腔体设置在气缸座上。

可选的，压缩机还包括曲轴、低压级活塞组件、高压级活塞组件，当气路结构包括低压级气缸、高压级气缸时，低压级活塞组件通过低压级连杆与曲轴连接，高压级活塞组件通过高压级连杆与曲轴连接。

一种冰箱，采用上述的气路结构，或采用上述的压缩机。

可选的，冰箱包括冷凝器、冷藏蒸发器、冷冻蒸发器、气液分离器，冷凝器连通在高压排气管上，冷藏蒸发器、气液分离器、冷冻蒸发器串联连通至低压吸气管，冷凝器与冷冻蒸发器之间还设有旁通支路连通；补气结构连通至气液分离器的气相区。

一种采用上述冰箱的制冷方法，包括：

冷藏模式，控制切换结构导通，低压级气路短接卸载，高压级气路排出的气体依次通过冷凝器、冷藏蒸发器、气液分离器，并经短接的低压级气路、切换结构回流至高压级气路；

冷冻模式，控制切换结构关断，低压级气路工作，高压级气路排出的气体依次通过冷凝器、冷冻蒸发器，并进入低压级气路进行低压压缩，再经低压排气结构流入高压级气路进行高压压缩；

冷藏、冷冻双模式，控制切换结构关断，低压级气路工作，高压级气路排出的气体通过冷凝器后，一部分依次流经冷藏蒸发器、气液分离器进入低压级气路，另一部分流经冷冻蒸发器后进入低压级气路。

本公开提供的气路结构、压缩机、冰箱及制冷方法至少具有下列有益效果：

本公开的气路结构应用于活塞压缩机时，能够进行单级、双级压缩，双级压缩时压缩机的压比高，制冷系统能够实现低于常规冰箱的温度的蒸发温度，使其满足深冻冰箱下的冷冻室温度低于零下30°的高压比要求，提高压缩机的工作效率及冰箱的制冷性能。单、双级压缩的切换简单，只需要调整切换结构的通断，就可以实现低压级压缩单元的工作状态和卸载状态的切换，从而实现双级压缩和单级压缩的切换，满足冰箱系统对压缩机高功率和低功率的性能要求。

附图说明

图1为本公开实施例的气路结构、及压缩机的结构示意图；

图2为本公开另一实施例的压缩机结构示意图；

图3为本公开的冰箱在冷藏模式下的运行示意图；

图4为本公开的冰箱在冷冻模式下的运行示意图；

图5为本公开的冰箱在冷藏、冷冻双模式下的运行示意图。

附图标记表示为：

1、低压级气路；2、高压级气路；3、低压排气结构；4、补气结构；5、高压排气结构；6、第一排气腔体；7、第二排气腔体；8、第三排气腔体；9、第四排气腔体；10、低压级气缸；11、高压级气缸；12、气缸座；13、曲轴；14、低压级活塞组件；15、高压级活塞组件；16、低压级连杆；17、高压级连杆；18、低压吸气管；19、高压吸气管；20、高压排气管；21、切换结构；22、通气管；23、切换阀；24、壳体；25、冷凝器；26、冷藏蒸发器；27、冷冻蒸发器；28、气液分离器。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开具体实施例及相应的附图对本公开技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

结合图1至图3所示，本公开实施例提供了一种气路结构，用于活塞压缩机，包括：低压级气路1、高压级气路2、低压排气结构3；低压排气结构3一端与低压级气路1的排气侧相连通，另一端与高压级气路2的进气侧相连通；

切换结构21，切换结构21的一端与低压级气路1的进气侧相连通，另一端与低压级气路1的排气侧相连通，切换结构21被配置为当切换结构21导通时，低压级气路1进出气两侧的气压相同，低压级气路1被短接卸载，不再执行压缩工作，当切换结构21关断时，低压级气路1进出气两侧相隔绝，低压级气路1正常工作，进行低压压缩作业，产出低压气体；

低压排气结构3被配置为在双级压缩中对低压级气路1排出的低压气体进行消音、减小压力波动后，向高压级气路2供气，在单级压缩中，将短接低压级气路1的气流直接供入高压级气路2。

本实施例的气路结构应用于活塞压缩机时，能够进行单级、双级压缩，双级压缩时压缩机的压比高，制冷系统能够实现低于常规冰箱的温度的蒸发温度，使其满足深冻冰箱下的冷冻室温度低于零下30°的高压比要求，提高压缩机的工作效率及冰箱的制冷性能。

单、双级压缩的切换简单，只需要调整切换结构的通断，就可以实现低压级压缩单元的工作状态和卸载状态的切换，从而实现双级压缩和单级压缩的切换，满足冰箱系统对压缩机高功率和低功率的性能要求。低压级气路1与高压级气路2之间采用低压排气结构3连通，相较于已知的通过压缩机壳体内空腔进行低压排气转运的方式，采用本实施例的气路结构的压缩机的壳体不需要进行严格的密封处理，压缩机的可靠性更高。

可选的，切换结构21包括切换阀23、通气管22，通气管22的一端与低压级气路1的进气侧相连通，另一端与低压级气路1的排气侧相连通，切换阀23被配置为控制通气管22的导通或关断。切换结构21由阀和管构成，结构简单，可靠性高，又不会多压缩机结构造成冗余。

可选的，低压排气结构3设有补气结构4，补气结构4被配置为对低压排气结构3内的低压气体进行补气增焓，低压排气结构3还被配置为对低压气体和补气气体进行混合。补气结构4设置在低压级气路1和高压级气路2之间，向低压排气内通入低温低压气体，进行补气增焓，降低低压排气的温度，从而降低了高压级气路2的排气温度，提高压缩机的可靠性。

可选的，气路结构还包括高压排气结构5，高压排气结构5与高压级气路2的排气侧相连通，高压排气结构5被配置为对低压级气路1排出的高压气体进行消音、减小压力波动，从而压缩机排气噪音和压力较低。

可选的，气路结构包括至少一个排气腔体，至少一个排气腔体被配置为低压排气结构3，至少一个排气腔体连通在低压级气路1的排气侧与高压级气路2的进气侧之间。低压排气结构3设计为至少一个的排气腔体，低压气体能够得到有效的消音和减小压力波动，排气腔体还可以为多个，串联后消音和减低波动效果更好。

可选的，切换结构21的一端与低压级气路1的进气侧相连通，另一端与至少一个排气腔体相连通。通气管22一端与低压级气路1的低压吸气管18连通，另一端连通到排气腔体，当切换阀23打开时，通气管22将低压级气路1的进气和排气连通，即将低压级气缸10的吸气和排气连通，低压级气缸10工作不会造成排气腔体内气压的增加，低压级气缸10被卸载，回流到压缩机的气体可以直接达到高压级气路2，即进入高压级气缸11进行单级压缩。

可选的，气路结构包括至少两个排气腔体，至少一个排气腔体被配置为高压排气结构5，至少一个排气腔体被配置为与高压级气路2的排气侧相连通。高压排气结构5设计为至少一个的排气腔体，高压气体能够得到有效的消音和减小压力波动，排气腔体还可以为多个，串联后消音和减低波动效果更好。

可选的，低压级气路1包括低压级气缸10，低压级气缸10设有低压吸气管18，高压级气路2包括高压级气缸11，高压级气缸11包括高压吸气管19、高压排气管20。低压级气缸10、高压级气缸11能够进行双级压缩，提高压缩机的压比。

可选的，当气路结构包括至少一个排气腔体时，至少一个排气腔体被配置为低压排气结构3，且低压排气结构3设有补气结构4时，排气结构连通至至少一个排气腔体。补气直接进入排气腔体，可以保证补气和低压排气的充分混合，降低混合体的压力波动，减小管路振动，提高二级压缩的压缩性能。

可选的，当气路结构包括至少两个排气腔体时，排气腔体数量为四个，分别为第一排气腔体6、第二排气腔体7、第三排气腔体8、第四排气腔体9，其中第一排气腔体6、第二排气腔体7、第三排气腔体8三个串联连通后被配置为低压排气结构3，第四排气腔体9被配置为高压排气结构5。此时，制冷剂流路为：低压吸气管18→低压级气缸10→第一排气腔体6→第二排气腔体7(同时补气)→第三排气腔体8→高压吸气管19→高压级气缸11→第四排气腔体9→高压排气管20。从而，低压排气经过三个排气腔体的消音、减小脉动，且补气与低压排气能够得到充分的混合，压力波动更低，管路振动更小。

可选的，当气路结构包括至少两个排气腔体时，排气腔体数量为四个，分别为第一排气腔体6、第二排气腔体7、第三排气腔体8、第四排气腔体9，其中，第二排气腔体7、第三排气腔体8串联连通后被配置为低压排气结构3，第四排气腔体9、第一排气腔体6串联连通被配置为高压排气结构5。此时，制冷剂流路为：低压吸气管18→低压级气缸10→第二排气腔体7(同时补气)→第三排气腔体8→高压吸气管19→高压级气缸11→第四排气腔体9→第一排气腔体6→高压排气管20。从而，低压排气经过两个排气腔体的消音、减小脉动，且补气与低压排气能够得到充分的混合，压力波动更低，管路振动更小。高压排气经过两个排气腔体的消音，整机噪音更低。

本公开实施例还提供了一种压缩机，采用上述的气路结构。

可选的，压缩机包括壳体24，当气路结构包括低压级气缸10，且低压级气缸10设有低压吸气管18时，切换结构21的一端与低压吸气管18相连通，另一端与低压级气缸10的排气侧相连通。切换结构21将低压级气缸10的吸气和排气连通，将低压级气缸10卸载。

可选的，压缩机包括气缸座12；当气路结构包括低压级气缸10、高压级气缸11时，低压级气缸10、高压级气缸11呈180°布置在气缸座12上；和/或，当气路结构包括排气腔体时，排气腔体一体铸造在气缸座12上。压缩机还包括曲轴13、低压级活塞组件14、高压级活塞组件15，当气路结构包括低压级气缸10、高压级气缸11时，低压级活塞组件14通过低压级连杆16与曲轴13连接，高压级活塞组件15通过高压级连杆17与曲轴13连接。气缸座12上布置排气腔体，用于排气、稳压、补气、消音；两级连杆共用一曲轴13，通过嵌套方式装配及运行。电机带动曲轴13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。

本公开的另一实施例中，低压级气缸10的排气侧与壳体24内相通，低压气体排入壳体24内，切换结构21的一端与低压吸气管18相连通，另一端与壳体24内相连通。从而低压级气缸10的低压气体直接进入壳体24内，切换结构21的通气管22、补气结构4可以只连通到壳体24内，节省了管路的复杂性和加工成本。

结合图3-5所示，本公开还提供了一种冰箱，采用上述的气路结构，或采用上述的压缩机。

可选的，冰箱包括冷凝器25、冷藏蒸发器26、冷冻蒸发器27、气液分离器28，冷凝器25连通在高压排气管20上，冷藏蒸发器26、气液分离器28、冷冻蒸发器27串联连通至低压吸气管18，冷凝器25和冷冻蒸发器27之间还设有旁通支路连通；补气结构4连通至气液分离器的气相区。

本公开的冰箱，具有双蒸发器，分别对应冷藏室和冷冻室，两个蒸发器的蒸发性能不同，前者内制冷剂部分蒸发，制冷量较小，适宜冷藏环境制冷，后者内制冷剂完全蒸发，制冷量较大，能够实现实现低至-30℃的深度冷冻。

本公开还提供了一种采用上述冰箱的制冷方法，包括：

冷藏、冷冻双模式，控制切换结构21关断，低压级气路1工作，低压级气缸10、高压级气缸11同时工作，进行双级压缩。高压级气路2中高压排气管20排出的气体首先通过冷凝器25，一部分制冷剂通过一级节流后进入冷藏蒸发器26，在冷藏蒸发器26中，部分制冷剂蒸发，对冷藏室进行降温，之后进入气液分离器28进行气液分离，分理处的气体经过补气结构4进入压缩机补气，液体经过二级节流进入冷冻蒸发器27；另一部分制冷剂经一级节流后进入冷冻蒸发器27，冷冻蒸发器27中制冷剂完全蒸发，蒸发后的低温低压制冷剂从低压吸气管18进入低压级气缸10进行低压级压缩，排出低压气体，低压气体进入高压级气缸11进行高压压缩，再次排出，实现双级制冷循环。

冷冻模式，控制切换结构21关断，低压级气路1工作，低压级气缸10、高压级气缸11进行双级压缩，冷藏蒸发器26被旁通支路短接。高压级气路2中高压排气管20排出的气体首先通过冷凝器25，冷凝器25出来的高温高压气体经过二次节流至冷冻蒸发压力，流经冷冻蒸发器27进行完全蒸发，蒸发后的低温低压制冷剂从低压吸气管18进入低压级气缸10进行低压级压缩，排出低压气体，低压气体进入高压级气缸11进行高压压缩，再次排出，实现双级制冷循环。

冷藏模式，控制切换结构21导通，即切换阀23打开，低压级气路1短接卸载，只有高压级气缸11单级压缩。冷冻室无需制冷。高压级气路2中高压排气管20排出的气体首先通过冷凝器25，冷凝器25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28，进入低压级吸气管及通气管22，进入低压级气缸10，因低压级气缸10吸气与排气连通，从而卸载了一级气缸。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。