双缸压缩机、复叠式制冷系统

技术领域

本发明属于压缩机设计技术领域，具体涉及一种双缸压缩机、复叠式制冷系统。

背景技术

低温环境有利于药品的存储、运输。近几年来，生物药品、疫苗等医疗用品的需求量日益剧增，导致-50℃医疗制冷设备的需求量也急剧增加。医疗制冷设备对制冷量和设备能到达的最低温度提出更严峻要求。需要更大的制冷量和更低的制冷温度，以保证生物药品、疫苗等医疗用品的存储、运输。

在这样的背景下，目前小型单缸往复式制冷压缩机受压缩比的限制冷量难以达到更高的水平，且普通的制冷系统难以实现更低的蒸发温度，无法达到更低的环境温度。传统的复叠式制冷系统可以实现医疗制冷设备对制冷量、设备最低温度的要求。但是传统的复叠制冷系统需要两个独立的压缩机和独立的制冷系统回路，会导致压缩机及系统的成本大大增加，不符合未来轻量化、降成本趋势。为了克服前述不足，相关技术中提出了一种采用双缸压缩机分别针对复叠制冷系统中的不同制冷剂进行压缩的方案，但是双缸压缩机具体为转子(或者转子)压缩机为上下叠置，其高度较大，对于安装空间高度有限的工况受限严重，同时，其双缸皆为转子压缩腔对复叠制冷系统中的低温制冷剂与高温制冷剂的匹配不好导致系统整体制冷性能偏差。

发明内容

因此，本发明提供一种双缸压缩机、复叠式制冷系统，能够解决现有技术中针对于复叠制冷系统内的双缸转子压缩机高度较大，安装高度受限的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种双缸压缩机，包括外壳以及处于所述外壳内腔内的泵体组件，所述泵体组件包括气缸座，所述气缸座上形成有转子压缩部及活塞压缩部，所述转子压缩部的转子的摆动能够驱动所述活塞压缩部的活塞的往复直线运动，且所述转子压缩部与复叠制冷系统中的高温级制冷剂回路或低温级制冷剂回路中的一个串联，所述活塞压缩部与所述复叠制冷系统中的高温级制冷剂回路或低温级制冷剂回路中的另一个串联。

在一些实施方式中，所述转子压缩部包括构造于所述气缸座上的第一缸孔，所述转子处于所述第一缸孔内，所述活塞压缩部包括构造于所述气缸座上的第二缸孔，所述活塞处于所述第二缸孔，所述第一缸孔与所述第二缸孔之间构造有滑片槽，所述泵体组件还包括滑动连接于所述滑片槽内的滑片，所述滑片的一端与处于所述第一缸孔内的转子铰接，所述滑片的另一端与处于所述第二缸孔内的活塞铰接。

在一些实施方式中，所述第一缸孔以及所述滑片槽皆贯通所述气缸座的相对设置的第一侧面与第二侧面，所述第二缸孔构造于所述气缸座的第三侧面上，所述第三侧面处于所述第一侧面与所述第二侧面之间，所述第一缸孔的中心轴线与所述第二缸孔的中心轴线共面且垂直。

在一些实施方式中，所述第三侧面上组装有缸头组件，所述气缸座内构造有排气通道以及活塞排气消音腔，所述排气通道的一端与所述缸头组件的排气腔连通、另一端与所述活塞排气消音腔连通；和/或，所述气缸座上还构造有转子吸气通道。

在一些实施方式中，所述第一侧面及第二侧面上各具有多个第一连接孔，各所述第一连接孔环绕所述第一缸孔的孔口间隔设置；所述第三侧面上具有多个第二连接孔，各所述第二连接孔环绕所述第二缸孔的孔口间隔设置。

在一些实施方式中，所述外壳上设有第一吸气管、第二吸气管、第一排气管及第二排气管，其中，所述第一吸气管的第一端与所述转子吸气通道连接，所述第二吸气管的第一端与所述内腔连通，所述第一排气管的第一端与所述转子压缩部的排气口连接，所述第二排气管的第一端与所述活塞排气消音腔的出气口连接。

本发明还提供一种复叠式制冷系统，包括上述的双缸压缩机以及在冷凝蒸发器处进行热交换的高温级制冷剂回路与低温级制冷剂回路。

在一些实施方式中，所述高温级制冷剂回路包括沿中温制冷剂流向依次管路连接的冷凝器、第一节流元件、第一换热流路，所述低温级制冷剂回路包括沿低温制冷剂依次管路连接的蒸发器、第二换热流路及第二节流元件，所述第一换热流路及所述第二换热流路皆处于所述冷凝蒸发器内。

在一些实施方式中，所述冷凝器的制冷剂入口与第一排气管的第二端连接，所述第一换热流路的制冷剂出口与第一吸气管的第二端连接；所述蒸发器的制冷剂出口与第二吸气管的第二端连接，所述第二换热流路的制冷剂入口与第二排气管的第二端连接。

在一些实施方式中，所述冷凝器的制冷剂入口与第二排气管的第二端连接，所述第一换热流路的制冷剂出口与第二吸气管的第二端连接；所述蒸发器的制冷剂出口与第一吸气管的第二端连接，所述第二换热流路的制冷剂入口与第一排气管的第二端连接。

本发明提供的一种双缸压缩机、复叠式制冷系统，具有以下有益效果：

泵体组件包括转子压缩部与活塞压缩部形成对复叠式制冷系统内两个制冷剂回路中分别具有的制冷剂的独立单级压缩，与现有技术中的双转子压缩部的双缸压缩机相较，本发明的泵体组件的整体结构更加紧凑，高度更低，进而使得本发明的双缸压缩机在实现对不同制冷剂的分别独立压缩的同时更加适用于安装空间高度有限的工况，另外，由于转子的摆动能够驱动所述活塞压缩部的活塞的往复直线运动，从而无需针对活塞设置对应的驱动机构，满足压缩机轻量化的目的的同时还降低了压缩机制造成本；

通过采用滑片实现了活塞与转子两者之间联动，滑片跟随摆动的转子沿着滑片槽实现往复直线运动，进而实现了对活塞的往复驱动，结构简单、紧凑；

第二缸孔的孔深具体沿着水平方向延伸，而第一缸孔的孔深则沿着竖直方向延伸，第一缸孔与第二缸孔在空间上如此布局使得气缸座在整体上趋向于扁平化，进一步减小了泵体组件以及双缸压缩机的高度尺寸；

将前文所述的排气通道以及转子吸气通道6则构造于气缸座内，能够充分利用气缸座自身结构，无需在气缸座上单独组装相应的管路，简化组装，进一步提高结构紧凑性；

活塞压缩部的吸气为间接吸气，而转子压缩部的吸气则为直接吸气，从而实现转子压缩部高流量工况下的高性能发挥，从而提升双缸压缩机的压缩效率及制冷量；

低温级制冷剂回路与活塞压缩部形成串联，而高温级制冷剂回路则与转子压缩部形成串联，如此，一方面可以充分利用活塞压缩部的大压比低温工况下的可靠性及能效比，另一方面则对转子压缩部通过第一吸气管直吸实现其高流量工况下的高性能发挥，从而提升双缸压缩机的压缩效率及制冷量，进而提升整个复叠式制冷系统的制冷效果，尤其适用于低温深冻工况下的制冷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明中实施例的双缸压缩机的横截面示意图；

图2为图1中气缸座的立体结构示意图(局部剖面图)；

图3为图1的转子、滑片及活塞的组装结构示意图；

图4为本发明中一种复叠式制冷系统的原理示意图；

图5为本发明中另一种复叠式制冷系统的原理示意图。

附图标记表示为：

1、气缸座；11、第一缸孔；12、第二缸孔；13、滑片槽；14、排气通道；15、活塞排气消音腔；16、转子吸气通道；171、第一连接孔；172、第二连接孔；21、转子；31、活塞；4、滑片；

5、缸头组件；6、曲轴组件；100、外壳；101、第一吸气管；

102、第二吸气管；103、第一排气管；104、第二排气管；200、冷凝蒸发器；201、冷凝器；202、第一节流元件；203、蒸发器；204、第二节流元件。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

当前制冷设备发展方向趋向于-50℃以下低温、降成本、轻量化的特点，优化传统的复叠式制冷系统能满足未来制冷设备在低温、降本方面的需求。本发明专利旨在设计一种新型双缸单级压缩机结构，使得单压缩机能够独立压缩两种不同的的冷媒，形成两个独立的高、低温制冷系统，这两个独立的系统组合成复叠式制冷循环。

结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种双缸压缩机，包括外壳100以及处于所述外壳100内腔内的泵体组件(图中未标引)，所述泵体组件包括气缸座1，所述气缸座1上形成有转子压缩部及活塞压缩部，所述转子压缩部的转子21的摆动能够驱动所述活塞压缩部的活塞31的往复直线运动，且所述转子压缩部与复叠制冷系统中的高温级制冷剂回路或低温级制冷剂回路中的一个串联，所述活塞压缩部与所述复叠制冷系统中的高温级制冷剂回路或低温级制冷剂回路中的另一个串联，前述的串联具体指的是相应回路内的制冷剂能够被吸入相应的压缩部内进行压缩后并排出至对应的回路内。能够理解的是，泵体组件还包括曲轴组件6，转子21套装于曲轴组件6的偏心部上，以在电机组件(图中未示出)驱动曲轴组件6旋转时，偏心部能够驱动转子21发生摆动形成对制冷剂的压缩机。

该技术方案中，泵体组件包括转子压缩部与活塞压缩部形成对复叠式制冷系统内两个制冷剂回路中分别具有的制冷剂的独立单级压缩，与现有技术中的双转子压缩部的双缸压缩机相较，本发明的泵体组件的整体结构更加紧凑，高度更低，进而使得本发明的双缸压缩机在实现对不同制冷剂的分别独立压缩的同时更加适用于安装空间高度有限的工况，另外，由于转子21的摆动能够驱动所述活塞压缩部的活塞31的往复直线运动，从而无需针对活塞31设置对应的驱动机构，满足压缩机轻量化的目的的同时还降低了压缩机制造成本。

在一个具体的实施例中，结合参见图1至图3所示，所述转子压缩部包括构造于所述气缸座1上的第一缸孔11，所述转子21处于所述第一缸孔11内，所述活塞压缩部包括构造于所述气缸座1上的第二缸孔12，所述活塞31处于所述第二缸孔12，所述第一缸孔11与所述第二缸孔12之间构造有滑片槽13，所述泵体组件还包括滑动连接于所述滑片槽13内的滑片4，所述滑片4的一端与处于所述第一缸孔11内的转子21铰接，所述滑片4的另一端与处于所述第二缸孔12内的活塞31铰接。

该技术方案中，通过采用滑片4实现了活塞31与转子21两者之间联动，滑片4跟随摆动的转子21沿着滑片槽13实现往复直线运动，进而实现了对活塞31的往复驱动，结构简单、紧凑。

在一个优选的实施例中，所述第一缸孔11以及所述滑片槽13皆贯通所述气缸座1的相对设置的第一侧面与第二侧面(例如图2所示方位的顶面与底面)，所述第二缸孔12构造于所述气缸座1的第三侧面(例如图2所示方位的侧立面)上，所述第三侧面处于所述第一侧面与所述第二侧面之间，所述第一缸孔11的中心轴线与所述第二缸孔12的中心轴线共面且垂直，以图2所示的方位为参考，前述的第一缸孔11的中心轴线与第二缸孔12的中心轴线在一竖直平面上共面。

该技术方案中，第二缸孔12的孔深具体沿着水平方向延伸，而第一缸孔11的孔深则沿着竖直方向延伸，第一缸孔11与第二缸孔12在空间上如此布局使得气缸座1在整体上趋向于扁平化，进一步减小了泵体组件以及双缸压缩机的高度尺寸。在一个更优的实施例中，第二缸孔12的中心轴线经过第一缸孔11的中心轴线的高度中点。

进一步参见图3所示，所述第三侧面上组装有缸头组件5，所述气缸座1内构造有排气通道14以及活塞排气消音腔15，所述排气通道14的一端与所述缸头组件5的排气腔连通、另一端与所述活塞排气消音腔15连通。能够理解的是，缸头组件5作为本领域的常规部件，其上具有吸气阀片、排气阀片以及与吸气阀片对应设置的吸气腔、与排气阀片对应设置的排气腔，此处不做赘述。

该技术方案中，在气缸座1上直接构造活塞排气消音腔15，在具体应用时将相应的消音器组装于该消音腔的出口位置即可，简化消音器的组装。

所述气缸座1上还构造有转子吸气通道16。

该技术方案中，将前文所述的排气通道14以及转子吸气通道16则构造于气缸座1内，能够充分利用气缸座1自身结构，无需在气缸座1上单独组装相应的管路，简化组装，进一步提高结构紧凑性。

在一些实施方式中，所述第一侧面及第二侧面上各具有多个第一连接孔171，各所述第一连接孔171环绕所述第一缸孔11的孔口间隔设置，第一连接孔71用于组装上法兰以及下法兰(图中未示出)；所述第三侧面上具有多个第二连接孔172，各所述第二连接孔172环绕所述第二缸孔12的孔口间隔设置，第二连接孔72则用于组装前述的缸头组件5。前述的第一连接孔71及第二连接孔72可以为螺纹孔，在一些情况下也可以为通孔。

具体参见图1所示，所述外壳100上设有第一吸气管101、第二吸气管102、第一排气管103及第二排气管104，其中，所述第一吸气管101的第一端与所述转子吸气通道16连接，所述第二吸气管102的第一端与所述内腔连通，所述第一排气管103的第一端与所述转子压缩部的排气口连接，所述第二排气管104的第一端与所述活塞排气消音腔15的出气口连接。

该技术方案中，在外壳100上设置前述的第一吸气管101、第二吸气管102、第一排气管103及第二排气管104，在实际应用中可以依据具体的工况需求选择相应的制冷剂回路与相应的吸排气管形成连通。需要特别说明的是，该技术方案中的活塞压缩部的吸气为间接吸气，而转子压缩部的吸气则为直接吸气，从而实现转子压缩部高流量工况下的高性能发挥，从而提升双缸压缩机的压缩效率及制冷量。

结合参见图4及图5所示，还提供一种复叠式制冷系统，包括上述的双缸压缩机以及在冷凝蒸发器200处进行热交换的高温级制冷剂回路与低温级制冷剂回路。具体而言，所述高温级制冷剂回路包括沿中温制冷剂流向依次管路连接的冷凝器201、第一节流元件202、第一换热流路，所述低温级制冷剂回路包括沿低温制冷剂依次管路连接的蒸发器203、第二换热流路及第二节流元件204，所述第一换热流路及所述第二换热流路皆处于所述冷凝蒸发器200内。

具体参见图5所示，作为本发明的复叠式制冷系统的一种实施例，所述冷凝器201的制冷剂入口与第一排气管103的第二端连接，所述第一换热流路的制冷剂出口与第一吸气管101的第二端连接；所述蒸发器203的制冷剂出口与第二吸气管102的第二端连接，所述第二换热流路的制冷剂入口与第二排气管104的第二端连接。

也即，该实施例中，低温级制冷剂回路与转子压缩部形成串联，高温级制冷剂回路则与活塞压缩部形成串联，如此能够具有相对较高的制冷量与压缩效率。

作为一种更优的复叠式制冷系统的实施例，具体参见图4所示，所述冷凝器201的制冷剂入口与第二排气管104的第二端连接，所述第一换热流路的制冷剂出口与第二吸气管102的第二端连接；所述蒸发器203的制冷剂出口与第一吸气管101的第二端连接，所述第二换热流路的制冷剂入口与第一排气管103的第二端连接。

也即，该实施例中，低温级制冷剂回路与活塞压缩部形成串联，而高温级制冷剂回路则与转子压缩部形成串联，如此，一方面可以充分利用活塞压缩部的大压比低温工况下的可靠性及能效比，另一方面则对转子压缩部通过第一吸气管101直吸实现其高流量工况下的高性能发挥，从而提升双缸压缩机的压缩效率及制冷量，进而提升整个复叠式制冷系统的制冷效果，尤其适用于低温深冻工况下的制冷。

前述的低温制冷剂例如R23、R744，中温制冷剂例如R22、R717、R134、R404A、R290。

以下结合附图4及5对本发明的技术方案进一步阐述。

本发明的双缸压缩机传动路径实施方案如下：电机组件的电机转子转动为曲轴组件6提供旋转动力，使曲轴组件6进行逆时针(如图1中的旋转箭头)转动；曲轴组件6转动带动转子21在第一缸孔11内逆时针转动；转子21转动(摆动)带动滑片4在滑片槽13往复运动，滑片4上的活塞铰接头与活塞31铰接槽配合，使得滑片4的往复运动的同时带动活塞31在第二缸孔12内往复运动对制冷剂进行吸气压缩排气，至此完成压缩机的传动过程。

参见图4所示的一种实施例下的复叠式制冷系统，在高温级制冷剂回路中：从冷凝蒸发器200回流的中温制冷剂(低压)由第一吸气管101吸入转子压缩部，在其内压缩后形成高压制冷剂进入通过第一排气管103排到外部回路内，至此完成高温级制冷循环过程；在低温级制冷剂回路中，从蒸发器203回流的低温制冷剂(低压)由第二吸气管102进入外壳100内腔(也即空腔)后进入活塞压缩部内压缩形成高压制冷剂进入活塞排气消音腔15，并通过第二排气管104排到外部回路内，至此完成低温级制冷循环过程。

参见图5所示的一种实施例下的复叠式制冷系统，在高温级制冷剂回路中，从冷凝蒸发器200回流的低压制冷剂由第二吸气管102进入外壳100内腔后进入活塞压缩部压缩后形成高压制冷剂进入活塞排气消音腔15，并通过第二排气管104排到外部回路内，至此完成高温级制冷循环过程；在低温级制冷剂回路中，从蒸发器203回流的低压制冷剂由第一吸气管101进入转子压缩部压缩后形成高压制冷剂通过第一排气管103排到外部回路内，至此完成低温级制冷循环过程。

高温级制冷回路的第一换热流路内的制冷剂与低温级制冷回路的第二换热流路内的制冷剂在冷凝蒸发器200内换热，其中高温级部分的制冷剂在冷凝蒸发器200中蒸发，用来使低温级部分的制冷剂冷凝。

本发明专利中，新型双缸单级气缸座结构使得转子压缩部件与往复压缩部件能够同时运转的同时又相对独立，形成了两个的独立高、低温制冷系统。该结构使得在复叠制冷系统中一个压缩机能够满足两个独立压缩机的功能，实现降成本、轻量化的有益效果。通过新型双缸单级压缩机结构的设计，提升了压缩机压缩效率，大大提高制冷量的有益效果。

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。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。