一种压缩机的调温装置、压缩机组件和空调器的制作方法

1.本公开涉及压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机的调温装置、压缩机组件和空调器。


背景技术：

2.对于北方等城市，冬季存在外界室温零下
‑
30℃的现象。外界气温低，导致空调室外压缩机会出现结霜结冻的现象，使得压缩机在低温状态下难以启动；或者再启动瞬间，压缩机内部油池温度过低，导致冷冻油粘度大，对泵体零件的润滑性较差，压缩机发生异常磨损。
3.在现有技术中，通常会在压缩机的底部设置电加热带进行预热，之后再启动空调系统运行，但是电加热带的工作效率低，预加热过程非常漫长，导致压缩机低温启动的响应时间非常长，影响实际使用感受。
4.由于现有技术中的压缩机在低温状态下难以启动，内部油池温度低导致润滑性能差，采用电加热带预热的方式存在加热时间长，影响用户使用舒适度等技术问题，因此本公开研究设计出一种压缩机的调温装置、压缩机组件和空调器。
5.公开内容
6.因此，本公开要解决的技术问题在于克服现有技术中的压缩机在低温状态下采用电加热预热的方式存在加热时间长，影响用户使用舒适度的缺陷，从而提供一种压缩机的调温装置、压缩机组件和空调器。
7.为了解决上述问题，本公开提供一种压缩机的调温装置，其所述调温装置能与压缩机的壳体相接以对所述压缩机内部进行调温，所述调温装置包括：波纹管结构，所述波纹管结构包括管体和波纹凸起，所述波纹凸起设置在所述管体的外周面上，所述管体的内周壁套设在所述壳体上，所述波纹凸起的内部形成有容纳空间，所述容纳空间中设置有相变蓄热结构，所述相变蓄热结构包括相变材料，所述相变材料能够吸收所述壳体内部的热量而发生相变进行蓄热，在所述壳体温度低于预设温度时所述相变材料能够释放热量给所述壳体。
8.在一些实施方式中，所述相变材料为固
‑
液相变材料，在所述压缩机的工作温度范围内能发生固相到液相或液相到固相的变化。
9.在一些实施方式中，所述固
‑
液相变材料的相变温度在20
‑
30℃范围内。
10.在一些实施方式中，所述管体的内周壁为导热层，所述波纹凸起的外周为保温层，所述相变蓄热结构位于所述导热层与所述保温层之间。
11.在一些实施方式中，在所述导热层的背离所述壳体的一侧还设置有吸热涂层；和/或，在所述保温层的外侧还设置有绝热涂层。
12.在一些实施方式中，所述导热层的厚度＜1mm。
13.在一些实施方式中，在经过所述管体的中心轴线的截平面内，所述波纹凸起的截面形状为弧形，其半径为r，所述管体的内径为d，并有r＝1/10d。
14.在一些实施方式中，所述波纹管结构在所述管体的中心轴线方向上的长度为h1，所述壳体的内部设置有下法兰，且所述下法兰在所述中心轴线上的长度为h
下法兰
，并有h1＝h
下法兰
1mm。
15.在一些实施方式中，所述相变蓄热结构还包括第一容纳部，所述相变材料容置于所述第一容纳部中；所述相变蓄热结构还包括第二容纳部，所述第一容纳部为至少一个，且至少一个所述第一容纳部容置于所述第二容纳部中。
16.在一些实施方式中，所述第一容纳部的外形形状为胶囊形状，采用封装法将所述相变材料封装于所述第一容纳部中；和/或，所述第二容纳部为直圆管结构，所述第二容纳部为多个，且多个所述第二容纳部的排列形式为梯形、s形或m形。
17.在一些实施方式中，当所述第一容纳部的外形形状为胶囊形状时，所述第一容纳部的囊壁为高分子聚合物。
18.在一些实施方式中，所述波纹凸起为多个，且沿所述管体的中心轴线的方向间隔设置；沿所述管体的中心轴线的方向，两个相邻所述波纹凸起之间的间距为h2，所述波纹管结构在所述管体的中心轴线方向上的长度为h1，并有h2＝h1/2～h1/3。
19.本公开还提供一种压缩机组件，其包括前任一项所述的压缩机的调温装置，还包括壳体，所述调温装置套设于所述壳体的外周壁上。
20.本公开还提供一种空调器，其包括前任一项所述的压缩机组件。
21.本公开提供的一种压缩机的调温装置、压缩机组件和空调器具有如下有益效果：
22.本公开通过在压缩机壳体上套设调温装置，且调温装置包括相变蓄热结构，相变蓄热结构包括能够发生相变的相变材料，其能够在压缩机壳体温度较高时吸收压缩机壳体内部的热量而发生相变并进行蓄热，而在压缩机壳体温度较低时能够通过相变释放出热量来加热压缩机壳体，并且采用波纹管结构的形式，相变蓄热结构设置在波纹凸起的容纳空间内部，能够有效增大与压缩机壳体的换热面积，提高相变蓄热结构与压缩机壳体之间的传热量，增强传热效率，相对于采用电加热带预热的方式而言，释放热量时间快，加热时间更短，传热效率高，压缩机内部的油很快就能被加热，提高其低温下的润滑性，压缩机很快就能进行正常的运行工作，在低温环境中能够快速启动压缩机，用户使用舒适度更佳。
附图说明
23.图1为本公开的具有调温装置的压缩机组件的内部剖视图；
24.图2为图1中的波纹管结构的结构图；
25.图3为图2中的a部分的局部放大图；
26.图4为图3中的相变蓄热结构的放大结构图(俯视)。
27.附图标记表示为：
28.1、波纹管结构；2、管体；3、波纹凸起；4、壳体；5、相变蓄热结构；51、相变材料；52、第一容纳部；53、第二容纳部；61、导热层；62、保温层；63、吸热涂层；64、绝热涂层；7、下法兰；8、上法兰；9、吸气管。
具体实施方式
29.如图1
‑
4所示，本公开提供一种压缩机的调温装置，其中所述调温装置能与压缩机
的壳体4相接以对所述压缩机内部进行调温，所述调温装置包括：波纹管结构1，所述波纹管结构1包括管体2和波纹凸起3，所述波纹凸起3设置在所述管体2的外周面上，所述管体2的内周壁套设在所述壳体4上，所述波纹凸起3的内部形成有容纳空间，所述容纳空间中设置有相变蓄热结构5，所述相变蓄热结构5包括相变材料51，所述相变材料51能够吸收所述壳体4内部的热量而发生相变进行蓄热，在所述壳体温度低于预设温度时所述相变材料51能够释放热量给所述壳体4。
30.本公开通过在压缩机壳体上套设调温装置，且调温装置包括相变蓄热结构，相变蓄热结构包括能够发生相变的相变材料，其能够在压缩机壳体温度较高时吸收压缩机壳体内部的热量而发生相变并进行蓄热，而在压缩机壳体温度较低时能够通过相变释放出热量来加热压缩机壳体，并且采用波纹管结构的形式，相变蓄热结构设置在波纹凸起的容纳空间内部，能够有效增大与压缩机壳体的换热面积，提高相变蓄热结构与压缩机壳体之间的传热量，增强传热效率，相对于采用电加热带预热的方式而言，释放热量时间快，加热时间更短，传热效率高，压缩机内部的油很快就能被加热，提高其低温下的润滑性，压缩机很快就能进行正常的运行工作，在低温环境中能够快速启动压缩机，用户使用舒适度更佳。
31.本公开提一种可以自动蓄热低温快速启动的压缩机装置，壳体外层增加蓄热装置，中间填充相变材料，借助液
‑
固相变材料自身的状态变化，来实现吸、放热，缩小室内外之间的温度差，进而达到低温状态下的快速启动；蓄热装置采用波纹管结构，与光管结构相比，传热面积大，可以有效提高蓄热量。
32.压缩机广泛应用在家用空调、汽车空调、热泵热水器等。压缩机在低温状态下难以启动，原因在于当环境温度很低时，室外压缩机会出现结霜结冻现象，导致压缩机内部冷冻油会因为低温而凝固，冷冻油凝固后无法对压缩机内部元器件进行润滑，容易烧坏压缩机。
33.本公开的结构提供一种可以自动蓄热低温快速启动的压缩机装置，该装置包括由相变材料构成的蓄热器，其紧贴于压缩机壳体外部，当压缩机工作时，内部温度升高，该装置将热量吸收储存起来；当压缩机不工作，环境温度低于某一值时，储热装置将能量释放出来，避免压缩机因环境温度过低造成结霜结冻。
34.相变材料，又称为潜热储能材料，是利用物质发生相变时需要吸收或放出大量热量的性质(即相变焓)来储存或放出热能，进而调整、控制工作源或材料周围的环境温度。在固相至液相的相变过程中，温度上升到相变蓄热材料的熔化温度时，产生从固态到液态的相变，相变蓄热材料吸收并储存大量的潜热；反之，在液相至固相的相变过程中，当温度低于相变材料的转变温度时，其储存的大量热量将会释放出去。本发明正是利用材料自身的吸放热功能，来替代现有电加热带预热方式。
35.若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导(又称导热)。热传导的条件是系统两部分之间存在温度差，此时热量将从高温部分传向低温部分，或从高温物体传向与它接触的低温物体，直至整个物体的各部分温度相等为止。热传导在固体、液体和气体中均可进行，但它的微观机理因物态而异。
36.根据热量计算公式q＝a.k.δt，其中a
‑
传热面积，k
‑
传热系数，δt
‑
温度差，从公式中可以看出，要想提高传热总量，要么增大传热接触面积，要么提高传热系数。
37.本公开的蓄热器优选波纹管结构，分为三层。内层紧贴压缩机壳体，采用铝合金或
者不锈钢材料，该材料传热系数大，能够有效对压缩机内外热量进行传递。进一步的，根据导热热阻定律，导热系数不变，壁管厚度越小，导热热阻越小，传热系数越大，优选内层厚度＜1mm。为进一步提高传热效率，内层可再涂一层吸热涂层。
38.蓄热器最外层为波纹管外壳，采用保温材料。与传统光管相比较，波纹管的凹凸结构增大了与内部空气传热接触面积，同时结构紧凑，在单位体积内能排到更多的集热管。凹凸结构的存在可以在管内形成了许多小空间，用以抑制空气自然对流，从而减少热损失。随着外层半弧r的增大，热空气在管内外均可形成强烈扰动，大大提高了传热系数；但是如果半弧r无线增大，管内压力增大，涡旋强度增强，导致阻力增大，会降低传热系数。
39.在一些实施方式中，所述相变材料51为固
‑
液相变材料，在所述压缩机的工作温度范围内能发生固相到液相或液相到固相的变化。这是本公开的相变材料的优选结构形式，能够适应于压缩机工作温度范围，处于压缩机的能正常工作的温度范围和低温不能正常启动的温度范围的交汇的范围，能够在低温压缩机不能正常启动时通过相变材料的凝固点自动放出热量来加热压缩机壳体内部，保证润滑油的可靠持续工作，而在压缩机高于相变材料的凝固点时又能将相变材料加热变为液态，从而储蓄热量。液
‑
固相变材料，转变温度20
‑
30℃，例如高级脂肪烃类、脂肪酸或酯或其盐类等，或者是几种有机物配合形成多组分有机蓄热材料。
40.在一些实施方式中，所述固
‑
液相变材料的相变温度在20
‑
30℃范围内。该温度范围能够与压缩机的工作温度范围相契合，保证压缩机不能工作时通过相变放热来自动加热压缩机壳体，压缩机工作时能够吸热相变而储存热量。
41.本公开优选低熔点液
‑
固相变蓄热材料，相变温度在20
‑
30℃之间，当压缩机工作运行时，压缩机温度升高，当温度高于30℃时，相变蓄热材料发生相变，由固态变成液态，即相变蓄热材料逐渐熔化，储蓄的热量开始累积；当环境温度降低，压缩机外部开始结霜时，蓄热器积累的热量开始释放出来，能够有效降低压缩机内外温差。
42.在一些实施方式中，所述管体2的内周壁为导热层61，所述波纹凸起3的外周为保温层62，所述相变蓄热结构5位于所述导热层61与所述保温层62之间。本公开管体的内周壁设置为导热层，能够增强与压缩机壳体之间的导热效率；波纹结构分为三层，优选内层采用铝合金，其导热系数大；而在波纹凸起的外层为保温层能够隔绝中间层(相变蓄热结构)的热量向外部环境释放，保证蓄热量不泄漏。中间层为相变材料，压缩机工作时进行热量储存，环境温度低时释放热量对压缩机进行预热。
43.在一些实施方式中，在所述导热层61的背离所述壳体4的一侧还设置有吸热涂层63；和/或，在所述保温层62的外侧还设置有绝热涂层64。本公开还通过导热层的外层设置吸热涂层，能够进一步提高吸热能力，增强吸热效率；保温层外层还设置绝热涂层能够进一步保证不向外散发热量，提高绝热效率，保证波纹管结构的蓄热能力。
44.本公开主要提供一种可应用于压缩机上的三层调温装置，调温装置尺寸与压缩机壳体内径、法兰高度存在一定的关系，保证在有限空间内发挥最大的控温能力，中间调温管采用特殊的排列结构以及封装方式，对潜热能量大但易泄漏的液
‑
固相变材料进行封装与设计，可以解决材料泄漏导致的性能衰减问题，同时大大提高储、放热能量，缩小压缩机与环境之间的温度差，从而提高压缩机的可靠性。
45.在一些实施方式中，所述导热层61的厚度＜1mm。根据导热热阻定律，导热系数不
变，内层壁管厚度越小，导热热阻越小，传热系数越大，所以内层厚度应尽可能小，才能提高传热效率。
46.在一些实施方式中，在经过所述管体2的中心轴线的截平面内，所述波纹凸起3的截面形状为弧形，其半径为r，所述管体的内径为d，并有r＝1/10d。在规定直径为d的圆内，最外层半弧r如果无限增大，会导致热空气流通时阻力过大，降低传热系数；因此将r设置为r＝1/10d能够保证r不会过大，进而保证其内部的热空气流通阻力不会过大，提高传热效率。
47.外层半弧r与蓄热器内径d存在一定的关系，优选波纹外层中半弧半径r＝1/10d，此时，传热热能处于最佳状态。
48.在一些实施方式中，所述波纹管结构1在所述管体2的中心轴线方向上的长度为h1，所述壳体4的内部设置有下法兰7，且所述下法兰7在所述中心轴线上的长度为h下法兰，并有h1＝h下法兰 1mm。蓄热器主要是针对压缩机内冷冻油进行加热，而冷冻油的加入量是以静止时油液面高度浸没过上法兰上端面为经验参考，因此整个泵体零件中，完全浸没在油池中且占油量最高的零件是下法兰，波纹调温结构主要对压缩机油池温度进行调节，太高会与压缩机吸气管9干涉，不利于安装，太低不能收集与释放更多的热量，调温效果不佳；因此设置为上述范围内能够既保证波纹管结构对壳体的吸热量和放热量，并且不会与吸气管干涉。
49.在一些实施方式中，所述相变蓄热结构5还包括第一容纳部52，所述相变材料51容置于所述第一容纳部52中；所述相变蓄热结构5还包括第二容纳部53，所述第一容纳部52为至少一个，且至少一个所述第一容纳部52容置于所述第二容纳部53中。本公开通过第一容纳部能够容纳相变材料于其中，有效防止相变材料由于相变而发生的体积变化而造成的泄漏，并且通过第二容纳部能够将第一容纳部容置于其中，能够增大换热面积。第二容纳部优选为调温管。
50.在一些实施方式中，所述第一容纳部52的外形形状为胶囊形状，采用封装法将所述相变材料封装于所述第一容纳部52中；和/或，所述第二容纳部53为直圆管结构，所述第二容纳部53为多个，且多个所述第二容纳部53的排列形式为梯形、s形或m形。
51.调温管是由微胶囊堆积填充，这种结构可以解决相变状态改变时带来的体积变化的影响，防止相变材料泄漏，且这种结构表面积大，可以提供更高的传热面积。为了增大蓄热量，尽可能的增加中间集热管的数量，优选梯形排列结构、或者s、m等其他形式结构，在相同单位面积可以保证安排更多的中间集热管。调温管为梯形排列或者s、m形排列结构都行，就是为了在单位半弧面积内能排到更多的调温管，其他结构形式也行。
52.相变材料会根据温度的变化进行液
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固转变，就会发生体积变化从而导致泄露，而进行微胶囊密封，宏观上还是固体，可以防止变为液体时的泄漏现象。
53.调温管是由很多个小的微胶囊堆积形成的，表面积就是所有胶囊的面积之和，因此有效地增大了表面积。
54.蓄热器内外层之间中间填充层为调温管，其中间封装液
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固相变蓄热材料。当压缩机工作时，泵体温度接近100℃，此时压缩机的热量首先通过壳体被内层的吸热涂层吸收然后透过铝内层传递到中间调温管，然后被调温管中相变材料吸收，当温度超过相变的转变温度，材料发生相态转变，开始积累热量，为了避免热量的散失，被外层保温材料阻挡。
55.在一些实施方式中，当所述第一容纳部52的外形形状为胶囊形状时，所述第一容纳部52的囊壁为高分子聚合物。通过高分子聚合物作为胶囊囊壁(第一容纳部的壁)能够不会与内部相变材料发生反应，同时具有一定的强度和韧性，能够实现对相变材料有效的封装作用。
56.为了提高相变材料的蓄热能力，采用微胶囊封装法对相变材料进行密封，该方法可以有效解决材料状态改变时体积变化带来的影响，也可以增加接触表面积，提高传热量。胶囊芯部为相变蓄热材料，采用高分子材料作为囊壁进行封装，其保温效果好，且不与芯部材料反应。
57.本公开的结构采用特殊液
‑
固相变材料，通过胶囊封装可以解决液
‑
固转变时的泄漏问题，并且通多特殊的竖立堆积与排列形式来提高储、放热能力。
58.在一些实施方式中，所述波纹凸起3为多个，且沿所述管体2的中心轴线的方向间隔设置；沿所述管体2的中心轴线的方向，两个相邻所述波纹凸起3之间的间距为h2，所述波纹管结构1在所述管体2的中心轴线方向上的长度为h1，并有h2＝h1/2～h1/3。多个波纹凸起能够进一步增大相变材料与压缩机壳体之间的换热面积，提高换热效率；进一步的两个波纹之间的距离也存在一定的关系，h2＝h1/2～h1/3，波纹距离太近，数量太多，会导致管内热空气阻力增大，降低传热系数；波纹距离太远，收集与释放的能量小；因此上述范围能够保证传热阻力小，且收集和释放的热量大。
59.本公开还提供一种压缩机组件，其包括前任一项所述的压缩机的调温装置，还包括壳体，所述调温装置套设于所述壳体4的外周壁上。
60.本公开的新结构主要应用于转子压缩机，包含但不限于单缸单级、双缸单级、双缸变容等转子压缩机。
61.本公开还提供一种空调器，其包括前述的压缩机组件。
62.本公开：
63.1.壳体外增加调温装置，调温装置主要由胶囊堆积且具有特殊排列结构的自动调温管构成，可以增大吸热、传热面积，更好进行储热与放热，从而减小压缩机与环境温度的温差；
64.2.调温管内特选液
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固相变材料，转变温度为20
‑
30℃，采用封装法制备成微胶囊进行封装，可以解决泄漏问题；
65.3.受安装空间限制，外层为特殊波纹状结构，其尺寸与压缩机大小存在配比，可以在不改变压缩机结构的有限空间内发挥最大储、放热能力，安装不需调整现有压缩机尺寸。
66.以上所述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。以上所述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。