壓縮機(jī)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(lái)冷卻隔室以及其中存放的食品。近年來(lái)，線性壓縮機(jī)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(shí)，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(guò)程中傳熱方向可能會(huì)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(guò)熱，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)效率降低。

據(jù)了解，海爾電器*受讓的一項(xiàng)專利技術(shù)旨在通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)壓縮機(jī)系統(tǒng)以及冷卻活塞來(lái)解決上述問(wèn)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(jī)效率的挑戰(zhàn)

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

壓縮過(guò)程的壓縮階段或沖程結(jié)束時(shí)，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(guò)程中傳熱方向可能會(huì)發(fā)生變化。例如，當(dāng)氣體溫度低于氣缸壁的溫度時(shí)，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(dá)到與氣缸壁相同的溫度時(shí)，熱通量為零。當(dāng)氣體溫度高于氣缸壁的溫度時(shí)，熱通量為負(fù)，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(guò)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(guò)熱，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)效率降低。壓縮機(jī)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(jī)接近等熵壓縮運(yùn)行，此時(shí)，可以防止通常與更有效的過(guò)程（例如濕壓縮）相關(guān)的某些問(wèn)題，但等熵壓縮的效率不如其他壓縮過(guò)程（例如，等溫壓縮）高。因此，傳統(tǒng)的壓縮機(jī)通常不使用最大化壓縮機(jī)效率的壓縮過(guò)程來(lái)運(yùn)行。

/優(yōu)化冷卻回路

為解決以上問(wèn)題，海爾電器受讓的專利技術(shù)中提出了一種新的壓縮機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：冷卻流體回路和可滑動(dòng)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(jī)油或制冷劑。冷卻流體沿其外表面流入進(jìn)氣通道，并在下游流入由活塞限定的進(jìn)氣槽。冷卻流體向下游流動(dòng)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(guò)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(jī)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。活塞具有大體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(gè)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(lái)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(kāi)。與入口和出口徑向?qū)?zhǔn)的翅片的第一翅片具有翅片的最長(zhǎng)徑向長(zhǎng)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(gè)連續(xù)鰭片的徑向長(zhǎng)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(jì)方案中，翅片可以在第一壁和第二壁之間延伸。活塞可以通過(guò)3D打印技術(shù)制造，通過(guò)增材制造技術(shù)賦予設(shè)計(jì)的靈活性，翅片和限定冷卻通道的活塞表面可以被設(shè)計(jì)為更加復(fù)雜的形狀和表面光潔度，例如設(shè)計(jì)成為多孔或粗糙的表面。

以上冰箱壓縮機(jī)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(jì)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(lái)還有出路嗎？

比澤爾滕博先生指出，隨著冷鏈物流在中國(guó)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(rèn)為也確實(shí)可能沒(méi)有大爆發(fā)的可能性，這也符合市場(chǎng)預(yù)期，更有技術(shù)特點(diǎn)和適應(yīng)范圍廣的產(chǎn)品才會(huì)更有立足的空間。”

目前來(lái)看，半封活塞的設(shè)計(jì)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(huì)提升系統(tǒng)效率。另外，對(duì)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(chǎng)，做出智能化、低碳環(huán)保的產(chǎn)品，才能適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需求。

的確，疫情后時(shí)代，讓更多人意識(shí)到冷鏈物流的重要性，因此富士豪中國(guó)區(qū)總經(jīng)理伊萬(wàn)強(qiáng)調(diào)，“形容到了天花板，沒(méi)必要，因?yàn)橹灰袊?guó)冷凍市場(chǎng)有持續(xù)增長(zhǎng)的可能，那么活塞機(jī)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(chǔ)藏等領(lǐng)域也會(huì)加大對(duì)于活塞機(jī)的需求，所以活塞機(jī)市場(chǎng)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(qiáng)悍的優(yōu)勢(shì)，比如，高溫50度的時(shí)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(dú)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(jī)很結(jié)實(shí)，不怕磕碰，到處可以移動(dòng)，離心、螺桿壓縮機(jī)就會(huì)受到限制。此外，在極限工況和對(duì)能效要求沒(méi)那么高的情況下，活塞壓縮機(jī)也是很多用戶的首選。

廠家早已堅(jiān)定方向，同時(shí)做了很多技術(shù)儲(chǔ)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(jī)產(chǎn)品，同時(shí)自行研發(fā)的變頻器及模塊，能更好的發(fā)揮出壓縮機(jī)的高性能優(yōu)勢(shì)。比澤爾的ECOLINE+半封活塞CO2壓縮機(jī)，還獲得了中國(guó)制冷展創(chuàng)新產(chǎn)品獎(jiǎng)項(xiàng)。

浙江大明謝新江董事長(zhǎng)也指出，活塞壓縮機(jī)作為一個(gè)發(fā)展相當(dāng)成熟的產(chǎn)品，它的機(jī)型、技術(shù)上，就目前市面上的品牌來(lái)說(shuō)，并沒(méi)有多大區(qū)別。現(xiàn)在的活塞機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，是質(zhì)量與服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)。作為企業(yè)來(lái)講，要在競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，唯有完善品質(zhì)、做好服務(wù)這兩個(gè)方面。同時(shí)，堅(jiān)持不懈的創(chuàng)新，企業(yè)要跟得上社會(huì)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(huì)停滯不前。

目前，浙江大明就組建了一個(gè)強(qiáng)大的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，聘請(qǐng)了專業(yè)的壓縮機(jī)研發(fā)、生產(chǎn)、品控、電氣工程管理人員，并投入大量資金，進(jìn)行研發(fā)工作，以擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提升效率，適應(yīng)多種工質(zhì)、工況和國(guó)際國(guó)內(nèi)不同電源對(duì)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(jī)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(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，就要在質(zhì)量和細(xì)節(jié)上做文章。除此之外還要不斷進(jìn)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(jī)型。”

擔(dān)心是無(wú)用的，與其懼怕猶疑不前，還不如坦然去接受和面對(duì)，并提早準(zhǔn)備。未來(lái)，半封活塞只會(huì)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(lái)源：3D科學(xué)谷