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压缩机及降低压缩机泄漏量的方法

申请号:
CN201510898074.6
专利权人:
珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司
发明人:
胡艳军;杨欧翔;阙沛祯;翟元彬;黄建峰;李嘉雄;
专利类别:
发明专利
所属类目:
机械/加工/设备
权利状态:
有效
商品价格:
¥7,777,777.00
七弦琴官方服务:
七弦琴专利交割服务 ¥350.00
2020湾高赛 七弦琴自营
店 主:
13712165455
所在地:
广东省 珠海市
星 级:
弦 级:
1弦
客 服:
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  • 描述相符

    5.0

  • 服务态度

    5.0

  • 物流服务

    5.0

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  基础信息

  牵头参赛单位:珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司

  证照号码:91440400698186088Q

  单位类型:企业

  项目规模:成长型

  参赛团队负责人:孙辉

  参赛项目技术介绍

  核心技术介绍:1)技术背景及现有市场情况:

  家用多联机近年来增长迅猛,国家七部委联合发布了《绿色高效制冷行动方案》,明确提出到2022年,多联机等制冷产品市场能效水平提升30%以上。

  2018年中国制冷学会节能环保委员会发布的《中国制冷空调实际运行状况调研报告》显示,家用多联机有60%的运行时间都是单开1台内机,近60%的时间在30%以下的低负荷运行,特别是在负荷率低于20%时,运行时间占比超过40%。且最小制冷量实际需求至少要低至额定制冷量的5%,而主流品牌的6匹家用多联机实测最小制冷量为额定制冷量的10%以上,更低制冷量需通过压缩机的频繁启、停才能实现,难以满足用户舒适性需求。在负荷率低于25%时,家用多联机能效随负荷率减小而急剧下降。各厂家6HP机型在10%负荷率下的实测能效均未超过1.85W/W。进一步来说,低负荷下的压缩机处于低频运行状态,因此电机效率在这种状态下的运行效率会降低,压缩机总效率也会相应降低。同时,压缩机的低负荷运行容易达到停机临界的温度点,这就会导致压缩机在运行的过程中不得不通过频繁的开停机来维持对温度的控制,温度波动和能耗都会随着不断开停机而增加,对于用户而言,既不节能,也不舒适。

  综上,目前家用多联机产品存在两大突出问题:

  问题一:最小制冷量过大;

  问题二:低负荷能效低。

  导致上述两点问题的原因为:

  原因一:压缩机转矩波动大,低频控制难,容易出现停机,现有技术通过降低压缩机运行频率来达到减小制冷量输出,但在家用多联机上难以实现。

  原因二:压缩机低频能效低,低负荷下压缩机处于低频运行,由于电机效率和容积效率的下降,使压缩机总效率下降达30%。

  因此,提升家用多联机低负荷的能效成为当前行业迫切需要解决的问题。本项目在家用多联机压缩机技术上取得新的突破,首创的研发出具有低负荷高效的大小容积切换压缩机,以满足使用节能的需求。

  本项目技术内容:

  家用多联机如何通过技术创新来提高其运行效率是行业内亟待解决的难题,大小容积切换环保节能压缩机节能技术,首创的适用于家用多联机的大小容积切换压缩机,其具有双缸大容积和单缸小容积两种运行模式。空调在中高负荷需求时可选择压缩机大容积运转,在低负荷时可选择压缩机小容积运转,实现全负荷高能效运行,解决了压缩机在低负荷运转下能效低的世界性难题。

  该项目首创了小气缸运行、大气缸可卸载的新型压缩机结构。压缩机具有容积为V1小气缸和和容积为V2的大气缸。定义容积分配比K=V1/V2,为实现“部分空间”使用下大小气缸的最优容积分配,提出了基于压缩机能力-频率-效率-负荷等多参数耦合最优容积分配设计方法,揭示了容积比对最小制冷量、低负荷能效和运行稳定性的影响规律,获得了容积分配比K的最优取值范围在0.5-0.7之间,实现了压缩机综合效率与最低输出的最佳匹配。

  为保证大小容积的可靠切换,独创了大小容积高可靠切换控制技术。发明了双电磁阀压力切换控制系统以及高可靠的滑片锁止切换机构,提出了自适应同步力矩补偿技术,攻克了大小容积运行模式切换转矩剧烈波动的难题,实现了压缩机容积快速、稳定、可靠的切换。

  实现了压缩机基于负荷变化的两种运行模式:①低负荷小容积模式:系统低负荷运行时,大容积气缸卸载,仅小容积气缸运行,大幅减小最小输出,显著提高低负荷压缩机效率;②高负荷大容积模式:系统高负荷运行时,大小容积两个气缸同时运行,保证了压缩机最大输出的同时能效有所升高,实现全负荷高效运行。

  大小容积切换压缩机技术在我国制冷行业是起引领作用的,是以低碳节能为设计理念。变容压缩机通过对负荷需求的不同来选择压缩机的工作容积,从而满足用户在空调使用时,对制冷量的可调节的需求。这种类型的压缩机技术,不仅提高了空调制冷时的舒适性,而且更加节能环保。

  经技术评估,应用该压缩机的家用多联机,可以实现最小制冷量下限由10%突破至5%,在10%负荷时EER提高133%,节能效果显著,并且减少二氧化碳的排放22.91万吨。

  技术先进性:行业技术现状:

  家用多联机有60%的运行时间都是单开1台内机,近60%的时间在30%以下的低负荷运行,特别是在负荷率低于20%时,运行时间占比超过40%。且最小制冷量实际需求至少要低至额定制冷量的5%,而主流品牌的6匹家用多联机实测最小制冷量为额定制冷量的10%以上,更低制冷量需通过压缩机的频繁启、停才能实现,难以满足用户舒适性需求。在负荷率低于25%时,家用多联机能效随负荷率减小而急剧下降。各厂家6HP机型在10%负荷率下的实测能效均未超过1.85W/W。进一步来说,低负荷下的压缩机处于低频运行状态,因此电机效率在这种状态下的运行效率会降低,压缩机总效率也会相应降低。同时,压缩机的低负荷运行容易达到停机临界的温度点,这就会导致压缩机在运行的过程中不得不通过频繁的开停机来维持对温度的控制,温度波动和能耗都会随着不断开停机而增加,对于用户而言,既不节能,也不舒适。

  针对该行业现状,项目独创的大小容积切换环保节能压缩机节能技术,解决了该行业难题,并成熟应用于转子压缩机领域,并广泛搭载在家用多联机等机型。

  而在滚动转子式压缩机行业开展变容压缩机技术研发的公司主要有东芝、美芝。其代表性技术如下:

  东芝:其技术特点:通过外部阀控制通入变容缸内的压力改变滑片头部压力实现运行模式转换,变容滑片尾部设置使滑片被拉入滑片槽的永磁体、电磁铁、弹性体中的一种,变容缸与非变容缸容积不同。

  美芝:其技术特点:变容缸空转时,滑片两侧壁受到不同的压力作用而被压在滑片侧壁上进而受到摩擦力的作用,该摩擦力阻止滑片进入缸室内。滑片两侧的压力源分别来至壳体内高压和吸气侧低压。

  上述公司虽然实现了变容技术的突破,但是尚有以下技术问题还未解决:

  1、目前仅实现了3HP以下机型开发,3HP以上机型因转矩波动大等技术难题尚未解决,还未成功应用;

  2、变容切换机构采用磁体或气体力约束,压缩机运行时的可靠性不高;

  3、压缩机压力切换系统采用四通阀控制,不仅增大了管路体积,而且增大了吸气阻力,降低了压缩机性能。

  以上问题,导致行业内并无高效的转子压缩机技术应用于多联机中,导致制约多联机能效提升的问题,一直未有改善。

  本项目技术与以往行业技术存在本质不同,主要表现在:

  1、首创了小气缸运行、大气缸可卸载的新型压缩机结构。压缩机具有容积为V1小气缸和和容积为V2的大气缸。定义容积分配比K=V1/V2,为实现“部分空间”使用下大小气缸的最优容积分配,提出了基于压缩机能力-频率-效率-负荷等多参数耦合最优容积分配设计方法,揭示了容积比对最小制冷量、低负荷能效和运行稳定性的影响规律,获得了容积分配比K的最优取值范围在0.5-0.7之间,实现了压缩机综合效率与最低输出的最佳匹配。

  2、独创了大小容积高可靠切换控制技术。为保证大小容积的可靠切换,发明了双电磁阀压力切换控制系统以及高可靠的滑片锁止切换机构。

  3、提出了自适应同步力矩补偿技术。攻克了大小容积运行模式切换转矩剧烈波动的难题,实现了压缩机容积快速、稳定、可靠的切换。

  集成以上技术,实现了压缩机基于负荷变化的两种运行模式:①低负荷小容积模式:系统低负荷运行时,大容积气缸卸载,仅小容积气缸运行,大幅减小最小输出,相同频率下制冷量更低,相同制冷量下能效更高;②高负荷大容积模式:系统高负荷运行时,大小容积两个气缸同时运行,保证了压缩机最大输出的同时能效有所升高,实现全负荷高效运行。

  应用该压缩机的家用多联机,可以实现最小制冷量下限由10%突破至5%,在10%负荷时EER提高133%,最小制冷量下限由10%突破至5%,EER达3.55W/W,节能效果显著。目前使用该压缩机技术的家用多联机新增销售收入55亿元,实现净利润7.7亿元,产品已广泛销售至全国各地,具备出色的性能和低运行耗电量,实现“用电省一半“效果。

  应用该技术的家用多联机产品已广泛销售至全国各地,具备出色的性能、低运行耗电量,舒适性高。例如:在毫州市、厦门市、广州市、郑州市、青岛市等地区,用户普遍反馈本项目产品效果良好,节能省电,舒适性高,非常满意,受到市场的热烈欢迎。

  本项目的核心专利为ZL201410253329.9,是一种具有高可靠性、高效率的压缩机,专利名称叫空调系统及其压缩机。

  与本专利最接近的现有技术如下:

  最接近技术

  公开/公告号 公开日 发明名称

  CN103161730A 20130619 多气缸旋转式压缩机及制冷循环装置

  CN103727034A 20140416 压缩机

  对比文件1(CN103161730A)为多气缸旋转式压缩机及制冷循环装置,提供一种多气缸旋转式压缩机及使用该多气缸旋转式压缩机的制冷循环装置,该多气缸旋转式压缩机在贮存于密闭箱内的润滑油经由处于非压缩运行状态(停缸状态)的气缸的叶片背室流出至密闭箱外的情况下,使该润滑油不流入蓄压器内而返回至密闭箱内来防止密闭箱内的润滑油的不足,但对比文件1并不涉及“压缩缸的单双缸切换操作”的问题,也没有相关的记载。

  对比文件2(CN103727034A)为一种压缩机,通过增加三个阀体,可以实现压缩机在三个状态下的切换,实现不同工况下的不同需求,特别是在工况比较恶劣时(超低温制热或高温制冷)实现压缩机的双级运转,提高了制冷制热效率。虽然记载有单向阀及分液器,但是,单向阀(第三阀体40)与分液器19的进口连通。单向阀的导通方向是从排气管至第二吸气管,可见,上述单向阀仅能起到防止第二吸气管中流体逆流到排气管的操作。在需要对压缩缸进行单双缸切换的过程中,第一阀体38、第二阀体39及第三阀体40均具有相应的开启及关闭操作,并不具有。

  项目核心专利201410253329.9,空调系统及其压缩机,通过将单向阀设置于第一出口管上,使得流体经过单向阀沿分液器向下气缸的方向导通。在由单缸状态向双缸状态切换时,第一控制阀开启而第二控制阀关闭。单向阀两端的压力均为低压,单向阀导通。在由双缸状态向单缸状态切换时,第一控制阀关闭而第二控制阀开启。单向阀与下吸气口连通的一端的压力为高压,而单向阀靠近分液器的一端的压力为低压,在此状态下单向阀截止。仅需通过第一控制阀与第二控制阀的开关即可完成单双缸切换,方便了压缩缸的单双缸切换操作。

  本专利方案与对比文件1或文件2相比,技术方案不相同,采用全新的技术手段实现压缩缸的单双缸切换,仅需通过第一控制阀与第二控制阀的开关即可完成单双缸切换,方便了压缩缸的单双缸切换操作。

  本发明提供的压缩机,通过第一控制阀与第二控制阀的开关完成控制单向阀的开关,完成了压缩缸的单双缸切换。在压缩机制冷量需求较低时,使冷媒仅需进入上气缸进行压缩,进而有效缩小了压缩机的最低制冷量,扩大了压缩机的制冷范围;并且,在压缩机低频状态下(压缩机制冷量需求较低时),由于冷媒直接进入上气缸,压缩腔的体积等于上气缸的压缩腔体积,压缩机总工作容积减小一半以上,在相同制冷量输出下,运行频率升高一倍以上,大幅提升低负荷下的能效。

  技术壁垒:目前行业只有最小制冷量较大的多联机压缩机,最小制冷量过大、低负荷能效低的难题一直困扰着家用多联机行业的发展。国家七部委联合发布了《绿色高效制冷行动方案》,明确提出到2022年,多联机等制冷产品市场能效水平提升30%以上。制约家用多联机能效水平的关键问题亟待解决。

  与当前国内外同类技术相比,本项目技术:

  1、首创了小气缸运行、大气缸可卸载的新型压缩机结构。压缩机具有容积为V1小气缸和和容积为V2的大气缸。定义容积分配比K=V1/V2,为实现“部分空间”使用下大小气缸的最优容积分配,提出了基于压缩机能力-频率-效率-负荷等多参数耦合最优容积分配设计方法,揭示了容积比对最小制冷量、低负荷能效和运行稳定性的影响规律,获得了容积分配比K的最优取值范围在0.5-0.7之间,实现了压缩机综合效率与最低输出的最佳匹配。

  2、独创了大小容积高可靠切换控制技术。为保证大小容积的可靠切换,发明了双电磁阀压力切换控制系统以及高可靠的滑片锁止切换机构。

  3、提出了自适应同步力矩补偿技术。攻克了大小容积运行模式切换转矩剧烈波动的难题,实现了压缩机容积快速、稳定、可靠的切换。集成以上技术,实现了压缩机基于负荷变化的两种运行模式:①低负荷小容积模式:系统低负荷运行时,大容积气缸卸载,仅小容积气缸运行,大幅减小最小输出,相同频率下制冷量更低,相同制冷量下能效更高;②高负荷大容积模式:系统高负荷运行时,大小容积两个气缸同时运行,保证了压缩机最大输出的同时能效有所升高,实现全负荷高效运行。

  应用该压缩机的家用多联机,可以实现最小制冷量下限由10%突破至5%,在10%负荷时EER提高133%,最小制冷量下限由10%突破至5%,EER达3.55W/W,节能效果显著。目前使用该压缩机技术的家用多联机新增销售收入55亿元,实现净利润7.7亿元,产品已广泛销售至全国各地,具备出色的性能和低运行耗电量,实现“用电省一半“效果。

  ,技术经济综合指标大幅提升,取得了良好的社会效益和经济效益,国内外竞争优势明显。

  2017年9月27日,经由13名权威专家评估一致认定,该技术为国际首创、达到“国际首创”、“国际领先”水平。

  2018年4月8日,被中国制冷展组委会评选为“2018中国制冷展创新产品”称号。2018年5月,被中国制冷学会评选为“2018中国制冷学会节能环保技术”。

  2018年12月,被广东省高新技术企业协会认定为广东省高新技术产品。

  2019年11月,获德国纽伦堡国际发明展银奖。

  产品或技术成熟度:该项目首创了小气缸运行、大气缸可卸载的新型压缩机结构。压缩机具有容积为V1小气缸和和容积为V2的大气缸。定义容积分配比K=V1/V2,为实现“部分空间”使用下大小气缸的最优容积分配,提出了基于压缩机频率-容积-效率-负荷的多参数耦合最优容积分配设计方法,获得了小气缸与大气缸的容积分配比K的最优取值范围在0.5-0.7之间,实现了压缩机综合效率与最小输出的最佳匹配。

  独创了“大小容积高可靠切换控制技术”,保证大小容积的可靠切换。

  发明了“双电磁阀压力切换控制系统以及高可靠的滑片锁止切换机构”,通过压力驱动切换机构动作,实现大容积气缸压缩与卸载的相互转化。

  同时提出了“自适应同步力矩补偿技术”,攻克了大小容积运行模式切换转矩剧烈波动的导致振动大的难题,实现了压缩机容积快速、稳定、可靠的切换。

  项目已应用到家用多联机,实现了最小制冷量下限由10%突破至5%,在10%负荷时EER提高133%,节能效果显著。

  应用该技术的家用多联机产品已广泛销售至全国各地,具备出色的性能、低运行耗电量,舒适性高。例如:在毫州市、厦门市、广州市、郑州市、青岛市等地区,用户普遍反馈本项目产品效果良好,节能省电,舒适性高,非常满意,受到市场的热烈欢迎。

  近三年销售额55亿元,净利润7.7亿元,共节约用电2.7亿度,减少二氧化碳排放22.91万吨。


       联系人:孙明达,  邮箱:sunmingda@7ipr.com,  电话:18618174056,  微信:18618174056

为贯彻落实习近平总书记关于建设粤港澳大湾区的重要战略部署,党中央、国务院和广东省委、省政府关于推动高质量发展的重大决策要求,积极推进知识产权融入粤港澳大湾区建设,广东省市场监督管理局联合港、澳发起举办“粤港澳大湾区高价值专利培育布局大赛”。

“2020年粤港澳大湾区高价值专利培育布局大赛”由广东省市场监督管理局、香港特别行政区政府知识产权署、澳门特别行政区政府经济局、珠海市人民政府、东莞市人民政府主办,珠海市市场监督管理局、东莞市市场监督管理局、横琴国际知识产权交易中心承办。

粤港澳大湾区是继美国纽约湾区和旧金山湾区、日本东京湾区之后的世界第四大湾区。建设粤港澳大湾区,是习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动的国家战略,是新时代推动形成全面开放新格局的新举措,也是推动“一国两制”事业发展的新实践。举办“粤港澳大湾区高价值专利培育布局大赛”是推进内地和港澳科技创新创业创造交流合作的重要举措与尝试。

通过举办粤港澳大湾区高价值专利培育布局大赛(简称“湾高赛”),倡导高价值专利培育布局理念,展现高价值专利培育布局成果,树立高价值专利培育布局标杆,引导带动一批创新主体积极开展高价值专利培育布局工作;同时,通过大赛吸引高水平的创业团队和高成长性专利项目在粤港澳大湾区落地,为粤港澳大湾区的高质量发展提供支撑;通过广泛动员各类创新主体、知识产权服务机构、金融机构、风险投资机构参与大赛,营造粤港澳大湾区专利创新创业创造氛围,培育知识产权文化,引导全社会对高价值专利培育布局工作的关注和投入。

首届湾高赛(2019)初审通过项目438个,涵盖新一代信息技术、高端装备制造、绿色低碳、生物医药、数字经济领域、新材料、海洋经济、现代农业八大领域。初赛综合专家评审及网络投票结果,选出百强项目,其中内地项目83个,香港地区项目12个,澳门地区项目5个。复赛选出五十强(因两个参赛项目并列第50名,最终名单为51个项目)项目中,内地入围45个,香港地区入围4个,澳门地区入围2个。最终首届湾高赛决赛角逐出金奖、银奖、优秀奖、最佳分析评议奖、最具投资潜力奖等共计28个奖项。

11月12日,2020年第二届湾高赛以“高价值专利支撑大湾区高质量发展”为主题,在2019年粤港澳大湾区知识产权博览会上隆重启动。


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