壓縮機是為冰箱提供壓縮制冷劑的設(shè)備。冰箱利用這種壓縮的制冷劑來冷卻隔室以及其中存放的食品。近年來，線性壓縮機被用于壓縮冰箱設(shè)備中的制冷劑。

在壓縮階段或沖程結(jié)束時，氣缸和閥的溫度通常接近壓縮的氣態(tài)制冷劑的排放溫度。根據(jù)氣缸內(nèi)部的氣體溫度，在壓縮過程中傳熱方向可能會發(fā)生變化。某些情況下，氣態(tài)制冷劑的高排放溫度加熱汽缸壁并導(dǎo)致汽缸中的氣態(tài)制冷劑過熱，從而導(dǎo)致壓縮機效率降低。

據(jù)了解，海爾電器*受讓的一項專利技術(shù)旨在通過優(yōu)化設(shè)計壓縮機系統(tǒng)以及冷卻活塞來解決上述問題,這一技術(shù)包括了一種可增材制造的帶有冷卻特征的活塞。

更好的傳熱

/壓縮機效率的挑戰(zhàn)

線性壓縮機包括可滑動地容納在氣缸室內(nèi)的活塞,活塞在腔室內(nèi)向后滑動以壓縮制冷劑。定位在氣缸蓋中的閥可以控制制冷劑進出腔室。

壓縮過程的壓縮階段或沖程結(jié)束時，氣缸和閥的溫度通常接近壓縮的氣態(tài)制冷劑的排放溫度。根據(jù)氣缸內(nèi)部的氣體溫度，在壓縮過程中傳熱方向可能會發(fā)生變化。例如，當(dāng)氣體溫度低于氣缸壁的溫度時，熱通量為正，并且熱量從氣缸壁傳遞到氣態(tài)制冷劑。當(dāng)氣態(tài)制冷劑達到與氣缸壁相同的溫度時，熱通量為零。當(dāng)氣體溫度高于氣缸壁的溫度時，熱通量為負，并且熱量從氣態(tài)制冷劑傳遞到氣缸壁。傳熱方向的變化不僅發(fā)生在壓縮階段，而且發(fā)生在壓縮過程的膨脹階段或沖程。

在某些情況下，氣態(tài)制冷劑的高排放溫度加熱汽缸壁，將導(dǎo)致汽缸中的氣態(tài)制冷劑過熱，從而導(dǎo)致壓縮機效率降低。壓縮機效率下降的幅度主要由氣缸壁溫度決定。而且，許多常規(guī)壓縮機接近等熵壓縮運行，此時，可以防止通常與更有效的過程（例如濕壓縮）相關(guān)的某些問題，但等熵壓縮的效率不如其他壓縮過程（例如，等溫壓縮）高。因此，傳統(tǒng)的壓縮機通常不使用最大化壓縮機效率的壓縮過程來運行。

/優(yōu)化冷卻回路

為解決以上問題，海爾電器受讓的專利技術(shù)中提出了一種新的壓縮機系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：冷卻流體回路和可滑動地容納在殼體的腔室內(nèi)的活塞。

在這一壓縮系統(tǒng)中，殼體限定入口通道和出口通道。入口通道接收冷卻流體，如冷卻液回路中的機油或制冷劑。冷卻流體沿其外表面流入進氣通道，并在下游流入由活塞限定的進氣槽。冷卻流體向下游流動到由活塞的活塞頭限定的冷卻通道，然后沿其外表面流入由活塞限定的出口槽。冷卻液然后流入殼體的出口通道，并返回到冷卻液回路。冷卻流體通過通道，凹槽和通道的通道將熱量從殼體和活塞帶走。

以上是在這一技術(shù)中所提及的活塞示意圖。其中壓縮組件和系統(tǒng)可以與線性壓縮機一起使用。如圖所示，活塞沿著軸向方向A在第一端（202）202和第二端（204）之間延伸?；钊哂写篌w位于第一端的活塞頭和從活塞頭延伸至活塞第二端的裙部。

多個散熱片從第一壁沿著軸向方向A伸入冷卻通道(214)中。散熱片能夠增加冷卻流體可以接觸的表面積，因此散熱片增加了活塞和冷卻液之間的熱傳遞。

▲來源：US10808646

在圖中所示的案例中，翅片沿著第一徑向方向R1縱向延伸，并且沿著垂直于第一徑向方向R1的方向彼此間隔開。與入口和出口徑向?qū)实某崞牡谝怀崞哂谐崞淖铋L徑向長度。從第一翅片沿垂直于第一徑向R1的方向向外延伸的每個連續(xù)鰭片的徑向長度減小。翅片從第一壁突出到冷卻通道中的距離小于深度D4。

在替代性設(shè)計方案中，翅片可以在第一壁和第二壁之間延伸?；钊梢酝ㄟ^3D打印技術(shù)制造，通過增材制造技術(shù)賦予設(shè)計的靈活性，翅片和限定冷卻通道的活塞表面可以被設(shè)計為更加復(fù)雜的形狀和表面光潔度，例如設(shè)計成為多孔或粗糙的表面。

以上冰箱壓縮機技術(shù)中所涉及的3D打印應(yīng)用，仍屬于3D科學(xué)谷多次談到熱管理領(lǐng)域的應(yīng)用。由于設(shè)計自由度提升了，3D打印熱管理組件提供與傳統(tǒng)制造組件相同或更高的效率，但需要的空間更少。這種制造技術(shù)可以應(yīng)用更大的表面、復(fù)雜的幾何形狀和保形冷卻通道。

延伸閱讀：

半封閉活塞壓縮增量到天花板了嗎？未來還有出路嗎？

比澤爾滕博先生指出，隨著冷鏈物流在中國的不斷快速發(fā)展，制冷端的需求還是很明顯的。作為主力軍，半封活塞還是有一定空間的。“我們認為也確實可能沒有大爆發(fā)的可能性，這也符合市場預(yù)期，更有技術(shù)特點和適應(yīng)范圍廣的產(chǎn)品才會更有立足的空間?！?/p>

目前來看，半封活塞的設(shè)計已經(jīng)很難有更大角度的創(chuàng)新空間了，但其結(jié)合智能化控制的匹配，還是有很多可以深挖的地方，以此也會提升系統(tǒng)效率。另外，對于更多工質(zhì)的適用性也是半封活塞發(fā)展的必然，這就要求相關(guān)企業(yè)要根據(jù)市場，做出智能化、低碳環(huán)保的產(chǎn)品，才能適應(yīng)市場發(fā)展的需求。

的確，疫情后時代，讓更多人意識到冷鏈物流的重要性，因此富士豪中國區(qū)總經(jīng)理伊萬強調(diào)，“形容到了天花板，沒必要，因為只要中國冷凍市場有持續(xù)增長的可能，那么活塞機銷量就還有上升的空間。隨著冷鏈技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一些諸如食品儲藏等領(lǐng)域也會加大對于活塞機的需求，所以活塞機市場還有很大發(fā)展空間。”

都凌方面分析到，“在某些工況中，活塞有強悍的優(yōu)勢，比如，高溫50度的時候，活塞比渦旋和螺桿更好。在低溫，零下30度蒸發(fā)溫度下，穩(wěn)定性更高。此外，特殊工質(zhì)，比如CO2，活塞適應(yīng)性獨樹一幟，都凌在這方面研究和突破也是有目共睹。”

復(fù)盛方面也指出，活塞壓縮機很結(jié)實，不怕磕碰，到處可以移動，離心、螺桿壓縮機就會受到限制。此外，在極限工況和對能效要求沒那么高的情況下，活塞壓縮機也是很多用戶的首選。

廠家早已堅定方向，同時做了很多技術(shù)儲備。

《制冷商情》記者了解到，比澤爾一直以滿足客戶的需求為研發(fā)導(dǎo)向。不僅有適用于CO2或者NH3工質(zhì)的壓縮機產(chǎn)品，同時自行研發(fā)的變頻器及模塊，能更好的發(fā)揮出壓縮機的高性能優(yōu)勢。比澤爾的ECOLINE+半封活塞CO2壓縮機，還獲得了中國制冷展創(chuàng)新產(chǎn)品獎項。

浙江大明謝新江董事長也指出，活塞壓縮機作為一個發(fā)展相當(dāng)成熟的產(chǎn)品，它的機型、技術(shù)上，就目前市面上的品牌來說，并沒有多大區(qū)別。現(xiàn)在的活塞機市場競爭，是質(zhì)量與服務(wù)的競爭。作為企業(yè)來講，要在競爭中脫穎而出，唯有完善品質(zhì)、做好服務(wù)這兩個方面。同時，堅持不懈的創(chuàng)新，企業(yè)要跟得上社會的發(fā)展和客戶的需求，就要不斷的研發(fā)新產(chǎn)品，不創(chuàng)新企業(yè)就會停滯不前。

目前，浙江大明就組建了一個強大的技術(shù)團隊，聘請了專業(yè)的壓縮機研發(fā)、生產(chǎn)、品控、電氣工程管理人員，并投入大量資金，進行研發(fā)工作，以擴大應(yīng)用范圍，提升效率，適應(yīng)多種工質(zhì)、工況和國際國內(nèi)不同電源對電壓、頻率、相數(shù)方面的需求。

江蘇華瑞總經(jīng)理周偉佳也指出：“半封閉活塞機目前屬于技術(shù)比較成熟的產(chǎn)品，各家產(chǎn)品大同小異，要在激烈的競爭中脫穎而出，就要在質(zhì)量和細節(jié)上做文章。除此之外還要不斷進行研發(fā)創(chuàng)新，完善產(chǎn)品線，不斷推出適應(yīng)不同工況的新機型?！?/p>

擔(dān)心是無用的，與其懼怕猶疑不前，還不如坦然去接受和面對，并提早準備。未來，半封活塞只會向更智能化，更便于操作，且低碳環(huán)保應(yīng)用的方向發(fā)展，產(chǎn)品+服務(wù)+系統(tǒng)解決方案是給終端客戶最好的答案。

來源：3D科學(xué)谷