旋转式压缩机、热泵系统和空调系统
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体地说，涉及一种旋转式压缩机、热泵系统和空调系统。
背景技术
在节能减排的背景下，要求热泵系统/空调系统能效提升，同时成本下降，这就意味着传统的热泵系统/空调系统及其零部件需要创新。
传统的热泵系统/空调系统一般是一套系统配对一台压缩机，如图1所示，一套热泵系统/空调系统1’由压缩机11’、冷凝器12’、节流阀13’和蒸发器14’形成工作循环。压缩机11’作为热泵系统/空调系统1’的核心零部件，也是成本最高的零部件。如果能在系统中减少压缩机的用量，则可以大幅度降低系统的成本。
在传统的热泵系统/空调系统1’中普遍使用的压缩机11’为单吸单排的单缸压缩机，其结构示意图如图2所示。制冷剂从储液器111’中通过吸气口112’进入压缩机11’，经压缩单元113’压缩后通过排气口114’排出，进入热泵系统/空调系统1’的工作循环中进行制热/制冷。
图3为制冷循环的P-h图(压焓图)，其中实线表示理论循环，虚线表示实际循环。可以看出，蒸发器和冷凝器的传热温差会极大地影响系统的性能，如果能降低蒸发器和冷凝器的传热温差，对于系统的性能提升是非常有优势的。例如将水从15℃加热到60℃，当热泵系统/空调系统中只有一个冷凝器时，传热温差会非常大。另一方面，对于一套热泵系统/空调系统需要提供两个不同加热温度的情况下，一般是将工作流体加热到较高的温度，这样就造成了能源的极大浪费。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种旋转式压缩机、包括该旋转式压缩机的热泵系统和包括该旋转式压缩机的空调系统，通过旋转式压缩机结构的改进，使两套工作循环集成于一台旋转式压缩机，一台旋转式压缩机通过两条独立的排气路径连通两个独立的冷凝器，使系统可以具有两个冷凝温度，既可以减少压缩机用量，又可以降低冷凝器处的传热温差，进而提高系统的效率。
根据本发明的一个方面，提供一种一种旋转式压缩机，包括：第一压缩单元和第二压缩单元，所述第一压缩单元和所述第二压缩单元彼此独立且通过中间隔板相隔；第一排气口和第一排气路径，所述第一排气路径自所述第一压缩单元起，经所述旋转式压缩机的内部空间连通至所述第一排气口；以及第二排气口和第二排气路径，所述第二排气路径自所述第二压缩单元起连通至所述第二排气口。
优选地，上述的旋转式压缩机中，所述第一压缩单元包括第一气缸和设于所述第一气缸之上的第一轴承，所述第一轴承和所述中间隔板限定所述第一压缩单元的压缩腔；所述第二压缩单元包括第二气缸和设于所述第二气缸之下的第二轴承，所述第二轴承和所述中间隔板限定所述第二压缩单元的压缩腔。
优选地，上述的旋转式压缩机中，所述中间隔板设有排气空腔，所述第二压缩单元通过所述排气空腔连通至所述第二排气口。
优选地，上述的旋转式压缩机中，所述第二轴承设有第二排气通孔，所述第二压缩单元通过所述第二排气通孔连通至所述第二排气口。
优选地，上述的旋转式压缩机中，所述第二轴承设有第二排气通孔，所述第二气缸设有与所述第二排气通孔连通的排气孔，所述第二压缩单元依次经所述第二排气通孔和所述排气孔连通至所述第二排气口。
优选地，上述的旋转式压缩机中，所述第二压缩单元还包括设于所述第二轴承下方的消音器，所述消音器与所述第二轴承之间形成排气腔，且所述第二轴承设有与所述排气腔连通的第二排气通孔，所述第二压缩单元依次经所述第二排气通孔和所述排气腔连通至所述第二排气口。
优选地，上述的旋转式压缩机中，所述第一轴承设有第一排气通孔，所述第一压缩单元经所述第一排气通孔连通至所述旋转式压缩机的内部空间。
优选地，上述的旋转式压缩机还包括一气液分离器；所述中间隔板设有吸气通道，所述吸气通道分别连通所述第一压缩单元和所述第二压缩单元，所述气液分离器通过一共用管路连通所述吸气通道；或者，所述第一压缩单元具有第一吸气口，所述气液分离器通过第一管路连通所述第一吸气口，所述第二压缩单元具有第二吸气口，所述气液分离器通过第二管路连通所述第二吸气口。
根据本发明的另一个方面，提供一种热泵系统，所述热泵系统包括上述的旋转式压缩机，以及：第一冷凝器和第二冷凝器，所述第一压缩单元经所述第一排气路径连通所述第一冷凝器，所述第二压缩单元经所述第二排气路径连通所述第二冷凝器；一蒸发器，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器均连通所述蒸发器，所述蒸发器通过所述旋转式压缩机的气液分离器连通所述第一压缩单元和所述第二压缩单元。
优选地，上述的热泵系统还包括：一节流阀，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器均经所述节流阀连通所述蒸发器。
根据本发明的另一个方面，提供一种空调系统，所述空调系统包括上述的旋转式压缩机，以及：第一冷凝器和第二冷凝器，所述第一压缩单元经所述第一排气路径连通所述第一冷凝器，所述第二压缩单元经所述第二排气路径连通所述第二冷凝器；一蒸发器，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器均连通所述蒸发器，所述蒸发器通过所述旋转式压缩机的气液分离器连通所述第一压缩单元和所述第二压缩单元。
优选地，上述的空调系统还包括：一节流阀，所述第一冷凝器和所述第二冷凝器均经所述节流阀连通所述蒸发器。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
本发明的旋转式压缩机的两个独立的压缩单元通过两个独立的排气路径连通至两个独立的冷凝器，从而形成两套工作循环，两套工作循环的制热量可以根据实际需要调整，使两套工作循环具有相同或不同的冷凝温度，既可以减少压缩机用量，又可以降低冷凝器处的传热温差，进而提高系统的效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出现有技术中热泵系统/空调系统的结构示意图；
图2示出现有技术中单缸压缩机的示意图；
图3示出制冷循环的压焓图；
图4示出本发明一实施例中旋转式压缩机的结构示意图；
图5示出本发明另一实施例中旋转式压缩机的结构示意图；
图6示出本发明另一实施例中旋转式压缩机的结构示意图；
图7示出本发明另一实施例中旋转式压缩机的结构示意图；
图8示出本发明一实施例中旋转式压缩机的吸气结构示意图；
图9示出本发明另一实施例中旋转式压缩机的吸气结构示意图；
图10示出本发明一实施例中热泵系统/空调系统的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
图4示出本发明一实施例中的一种旋转式压缩机。参照图4所示，本实施例中的旋转式压缩机2包括：
第一压缩单元21和第二压缩单元22，第一压缩单元21和第二压缩单元22彼此独立且通过中间隔板23相隔；
第一排气口24和第一排气路径，该第一排气路径自第一压缩单元21起，经旋转式压缩机2的内部空间连通至第一排气口；以及
第二排气口25和第二排气路径，该第二排气路径自第二压缩单元22起连通至第二排气口25。
其中，第一压缩单元21包括第一气缸211和设于第一气缸211之上的第一轴承212，第一轴承212和中间隔板23限定第一压缩单元21的压缩腔。具体来说，第一气缸211中设有第一活塞213，第一活塞213由旋转式压缩机2的曲轴26带动在第一气缸211中旋转，曲轴26由旋转式压缩机2的电机组件27驱动旋转，第一活塞213与第一气缸211之间形成第一压缩单元21的压缩腔，第一轴承212和中间隔板23分别设于第一气缸211的上方和下方，用于限定第一压缩单元21的压缩腔。
第二压缩单元22包括第二气缸221和设于第二气缸221之下的第二轴承222，第二轴承222和中间隔板23限定第二压缩单元22的压缩腔。具体来说，第二气缸221中设有第二活塞223，第二活塞223由旋转式压缩机2的曲轴26带动在第二气缸221中旋转，第二活塞223与第二气缸221之间形成第二压缩单元22的压缩腔，第二轴承222和中间隔板23分别设于第二气缸221的上方和下方，用于限定第二压缩单元22的压缩腔。
上述的旋转式压缩机2可以通过一个吸气口经中间隔板23向第一压缩单元21和第二压缩单元22吸气。参照图8所示，旋转式压缩机2还包括一气液分离器28，制冷剂通过该气液分离器28进入旋转式压缩机2。具体来说，可结合图4所示，旋转式压缩机2的中间隔板23设有吸气通道(图中未具体示出)，该吸气通道分别连通第一压缩单元21和第二压缩单元22，气液分离器28通过一共用管路281经共用吸气口291连通中间隔板23的吸气通道。从而，第一压缩单元21和第二压缩单元22均可通过共用吸气口291和中间隔板23的吸气通道吸入制冷剂。
在另一些实施例中，第一压缩单元21和第二压缩单元22可以分别设置各自的吸气口，分开独立吸气。结合图9和图4所示，气液分离器28可具有彼此独立的第一管路282和第二管路283，第一压缩单元21具有第一吸气口292，第一吸气口292连通第一气缸211，气液分离器28通过第一管路282连通第一吸气口292，使第一压缩单元21从第一管路282吸入制冷剂。第二压缩单元22具有第二吸气口293，第二吸气口293连通第二气缸221，气液分离器28通过第二管路283连通第二吸气口293，使第二压缩单元22从第二管路283吸入制冷剂。
由于第一压缩单元21和第二压缩单元22均连接同一个气液分离器28，因此具有相同的吸气温度。
进一步的，经第一压缩单元21和第二压缩单元22压缩的制冷剂，分别通过彼此独立的第一排气路径和第二排气路径排出旋转式压缩机2。具体来说，参照图4所示，旋转式压缩机2具有密封配合的顶部壳体、中间壳体和底部壳体，第一排气口24设于旋转式压缩机2的顶部壳体。图中未具体标示出顶部壳体、中间壳体和底部壳体的位置，其中，位于电机组件27上方的壳体部分可以视为旋转式压缩机2的顶部壳体，位于第二轴承222下方的壳体部分可以视为旋转式压缩机2的底部壳体，连接于顶部壳体与底部壳体之间的壳体部分则可视为旋转式压缩机2的中间壳体。第一轴承212设有第一排气通孔(图中未具体标示)，第一压缩单元21排气时，制冷剂从第一气缸211的排气口排出后，经第一轴承212的第一排气通孔排出至旋转式压缩机2的内部空间，对电机组件27进行冷却后通过设于顶部壳体的第一排气口24排出旋转式压缩机2。第一排气路径可参照图4中虚线箭头所示。第二排气口25设于旋转式压缩机2的中间壳体，中间隔板23设有排气空腔(图中未具体标示)，第二压缩单元22排气时，制冷剂从第二气缸221的排气口排出后，通过中间隔板23的排气空腔排出至设于中间壳体的第二排气口25，并经第二排气口25排出旋转式压缩机2。第二排气路径可参照图4中实线箭头a和b所示。
在其他实施例中，第二压缩单元22可通过第二轴承222将制冷剂排出旋转式压缩机2。参照图5所示实施例，第二排气口25设于旋转式压缩机2的中间壳体，第二轴承222设有第二排气通孔(图中未具体标示)，第二压缩单元22排气时，制冷剂从第二气缸221的排气口排出至消音器224的腔体中(参照图5中实线箭头a所示)，再通过第二轴承222的第二排气通孔排出至第二排气口25，并经第二排气口25排出旋转式压缩机2(参照图5中实线箭头b、c、d所示)。
参照图6所示实施例，第二压缩单元22也可以通过第二轴承222和第二气缸221将制冷剂排出旋转式压缩机2。具体来说，第二排气口25设于旋转式压缩机2的中间壳体，第二轴承222设有第二排气通孔(图中未具体标示)，第二气缸221设有与第二轴承222的第二排气通孔连通的排气孔(图中未具体标示)，第二压缩单元22排气时，制冷剂从第二气缸221的排气口排出至消音器224的腔体中(参照图6中实线箭头a所示)，再依次通过第二轴承222的第二排气通孔和第二气缸221的排气孔排出至第二排气口25，并经第二排气口25排出旋转式压缩机2(参照图6中实线箭头b、c、d所示)。在一个具体的实施例中，第二气缸221的排气孔自第二气缸221的下端面(与第二轴承222接触的端面)经其气缸壁延伸至其外表面，呈现出如图6中箭头b和c标示处的管路形状，但本发明不限于此。
参照图7所示实施例，第二压缩单元22还可以通过第二轴承222和消音器224将制冷剂排出旋转式压缩机2。具体来说，第二排气口25设于旋转式压缩机2的底部壳体，第二压缩单元22还包括设于第二轴承222下方的消音器224，消音器224与第二轴承224之间形成排气腔225，且第二轴承222设有与排气腔225连通的第二排气通孔(图中未具体标示)。第二压缩单元22排气时，制冷剂从第二气缸221的排气口排出后，依次通过第二轴承222的第二排气通孔和排气腔225排出至第二排气口25，并经第二排气口25排出旋转式压缩机2。本实施例的第二排气路径可参照图7中实线箭头a和b所示。
上述几个实施例中，第一压缩单元21和第二压缩单元22均各自对应不同的制冷剂流道，其中第一压缩单元21的制冷剂经压缩后，通过第一气缸211的排气口排出，经第一排气路径进入旋转式压缩机2内部，通过电机组件27后经由顶部壳体上的第一排气口24排出。第二压缩单元22的制冷剂经压缩后，通过第二气缸221的排气口排出，,经第二排气路径排至设于中间壳体或底部壳体的第二排气口25，并经第二排气口25排出至旋转式压缩机2的外部。具体来说，由第二气缸221的排气口排出的制冷剂可以排出至中间隔板23的排气空腔，并通过连接中间间隔23的排气空腔和第二排气口25的管路直接排出至旋转式压缩机2的外部；或者流入第二轴承222的第二排气通孔中，并通过连接第二轴承222的第二排气通孔和第二排气口25的管路直接排出至旋转式压缩机2的外部；或者流入第二轴承222的排气通孔和第二气缸221的排气孔，并通过连接第二气缸221的排气孔与第二排气口25的管路直接排出至旋转式压缩机2的外部；或者流入第二轴承222的排气通孔和第二轴承222与消音器224之间的排气腔225，并通过连接排气腔225和第二排气口25的管路直接排出旋转式压缩机2的外部。
通过上述任意实施例中描述的旋转式压缩机2的两个独立的排气路径，第一压缩单元21和第二压缩单元22可以将制冷剂分别通过第一排气口24和第二排气口25排出至两个独立的冷凝器，使两个冷凝器可以应用于不同的冷凝温度。
具体来说，参照图10所示，当上述任意实施例中描述的旋转式压缩机2应用于热泵系统或空调系统时，以热泵系统为例，该热泵系统包括上述任意实施例所描述的旋转式压缩机2，以及：
第一冷凝器31和第二冷凝器32，第一压缩单元21经第一排气路径201连通第一冷凝器31，第二压缩单元22经第二排气路径202连通第二冷凝器32。也就是说，在该热泵系统中，经第一压缩单元21压缩的制冷剂通过虚线所绘示的第一排气路径201排至第一冷凝器31，经第二压缩单元22压缩的制冷剂通过实线所绘示的第二排气路径202排至第二冷凝器32，第一冷凝器31和第二冷凝器32可以具有相同的冷凝温度，或具有两个不同的冷凝温度，以分别应用于不同的温度需求，使热泵系统仅使用一台旋转式压缩机2即可具备两套工作循环。例如，在需要将水从15℃加热到60℃的工况下，可以将水的加热过程分为由第一冷凝器31自15℃加热至40℃的阶段和由第二冷凝器32自40℃加热至60℃的阶段，使两个冷凝器具有两个冷凝温度，降低传热温差，提升热泵系统的性能。
进一步的，热泵系统还包括一蒸发器34，第一冷凝器31和第二冷凝器32均连通蒸发器34，蒸发器34通过旋转式压缩机2的气液分离器28连通第一压缩单元21和第二压缩单元22，第一压缩单元21和第二压缩单元22具有相同的蒸发温度。其中，气液分离器28可通过独立的两个管路分别连通第一压缩单元21和第二压缩单元22，或者如图中虚线圈示，气液分离器28可通过中间隔板23连通第一压缩单元21和第二压缩单元22。在冷凝器与蒸发器34之间，还设有用于限流的节流阀。在一些实施例中，如图10所示，第一冷凝器31和第二冷凝器32可共用一节流阀33，即第一冷凝器31和第二冷凝器32均通过该节流阀33连通蒸发器34。在其他实施例中，第一冷凝器31和第二冷凝器32可分别对应各自独立的节流阀。
上述热泵系统通过一台旋转式压缩机2，形成两路工作循环，其中第一路工作循环中的制冷剂经第一压缩单元21压缩形成高温高压的制冷剂蒸气，该高温高压的制冷剂蒸气经第一排气路径201流至第一冷凝器31，被第一冷凝器31中的低温流体(如水或空气)冷却凝结成中温高压的制冷剂液体，此过程中制冷剂放热加热低温流体；中温高压的制冷剂液体从第一冷凝器31流出经节流阀33节流成低温低压的液态制冷剂，该低温低压的液态制冷剂进入蒸发器34，在蒸发器34中从高温流体(如常温空气)吸热并气化成高温低压蒸气，由此完成一个工作循环；该高温低压蒸气进入气液分离器28进行气液分离，随后气态制冷剂再次被吸入第一压缩单元21，继续进行下一个工作循环。第二路工作循环的原理与第一路类似，制冷剂依次经第二压缩单元22、第二排气路径202、第二冷凝器32、节流阀33、蒸发器34回到气液分离器28完成一个工作循环。该两路工作循环中的两个冷凝器可用于相同的制热环境或者不同的制热环境，比如第一冷凝器31和第二冷凝器32分别用于加热不同温度需求的水，或者分段将水加热到所需要的温度。通过一台旋转式压缩机2对应两套工作循环，大大节约了热泵系统的成本，且提高了系统能效。
当本发明的旋转式压缩机应用于空调系统时，与上述实施例中的热泵系统同理，旋转式压缩机的第一压缩单元和第二压缩单元分别通过第一排气路径和第二排气路径连通至空调系统的第一冷凝器和第二冷凝器，可以实现工作于相同或不同的冷凝温度。
综上，本发明提供的旋转式压缩机通过中间隔板将第一压缩单元和第二压缩单元独立隔开，经第一压缩单元压缩后的制冷剂排出到旋转式压缩机的内部空间，冷却电机后再通过顶部壳体上的第一排气口排出旋转式压缩机；经第二压缩单元压缩后的制冷剂通过设于中间壳体或底部壳体的第二排气口直接排出旋转式压缩机。第一压缩单元和第二压缩单元的排量相互独立，可以根据其各自对应的额定制冷/制热量来确定。本发明的热泵系统/空调系统采用上述旋转式压缩机，可以集成两套工作循环，两套工作循环对应于一个蒸发温度和两个相同或不同的冷凝温度，两套工作循环的额定制热/制冷量可以相同，也可以不同，根据实际情况来确定，既可以减少压缩机用量，降低热泵系统/空调系统的成本，又可以降低冷凝器处的传热温差，提高系统能效。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
