壓縮機是為冰箱提供壓縮制冷劑的設備。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備中的制冷劑。
在壓縮階段或沖程結束時，氣缸和閥的溫度通常接近壓縮的氣態制冷劑的排放溫度。根據氣缸內部的氣體溫度，在壓縮過程中傳熱方向可能會發生變化。某些情況下，氣態制冷劑的高排放溫度加熱汽缸壁并導致汽缸中的氣態制冷劑過熱，從而導致壓縮機效率降低。
據了解，海爾電器*受讓的一項專利技術旨在通過優化設計壓縮機系統以及冷卻活塞來解決上述問題,這一技術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
線性壓縮機包括可滑動地容納在氣缸室內的活塞,活塞在腔室內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束時，氣缸和閥的溫度通常接近壓縮的氣態制冷劑的排放溫度。根據氣缸內部的氣體溫度，在壓縮過程中傳熱方向可能會發生變化。例如，當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制冷劑。當氣態制冷劑達到與氣缸壁相同的溫度時，熱通量為零。當氣體溫度高于氣缸壁的溫度時，熱通量為負，并且熱量從氣態制冷劑傳遞到氣缸壁。傳熱方向的變化不僅發生在壓縮階段，而且發生在壓縮過程的膨脹階段或沖程。
在某些情況下，氣態制冷劑的高排放溫度加熱汽缸壁，將導致汽缸中的氣態制冷劑過熱，從而導致壓縮機效率降低。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。
/優化冷卻回路
為解決以上問題，海爾電器受讓的專利技術中提出了一種新的壓縮機系統，該系統包括：冷卻流體回路和可滑動地容納在殼體的腔室內的活塞。
在這一壓縮系統中，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。
以上是在這一技術中所提及的活塞示意圖。其中壓縮組件和系統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。與入口和出口徑向對準的翅片的第一翅片具有翅片的最長徑向長度。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。
在替代性設計方案中，翅片可以在第一壁和第二壁之間延伸。活塞可以通過3D打印技術制造，通過增材制造技術賦予設計的靈活性，翅片和限定冷卻通道的活塞表面可以被設計為更加復雜的形狀和表面光潔度，例如設計成為多孔或粗糙的表面。
以上冰箱壓縮機技術中所涉及的3D打印應用，仍屬于3D科學谷多次談到熱管理領域的應用。由于設計自由度提升了，3D打印熱管理組件提供與傳統制造組件相同或更高的效率，但需要的空間更少。這種制造技術可以應用更大的表面、復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的可能性，這也符合市場預期，更有技術特點和適應范圍廣的產品才會更有立足的空間�！�
目前來看，半封活塞的設計已經很難有更大角度的創新空間了，但其結合智能化控制的匹配，還是有很多可以深挖的地方，以此也會提升系統效率。另外，對于更多工質的適用性也是半封活塞發展的必然，這就要求相關企業要根據市場，做出智能化、低碳環保的產品，才能適應市場發展的需求。
的確，疫情后時代，讓更多人意識到冷鏈物流的重要性，因此富士豪中國區總經理伊萬強調，“形容到了天花板，沒必要，因為只要中國冷凍市場有持續增長的可能，那么活塞機銷量就還有上升的空間。隨著冷鏈技術的廣泛應用，一些諸如食品儲藏等領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展空間�！�
都凌方面分析到，“在某些工況中，活塞有強悍的優勢，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度蒸發溫度下，穩定性更高。此外，特殊工質，比如CO2，活塞適應性獨樹一幟，都凌在這方面研究和突破也是有目共睹�！�
復盛方面也指出，活塞壓縮機很結實，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導向。不僅有適用于CO2或者NH3工質的壓縮機產品，同時自行研發的變頻器及模塊，能更好的發揮出壓縮機的高性能優勢。比澤爾的ECOLINE+半封活塞CO2壓縮機，還獲得了中國制冷展創新產品獎項。
浙江大明謝新江董事長也指出，活塞壓縮機作為一個發展相當成熟的產品，它的機型、技術上，就目前市面上的品牌來說，并沒有多大區別�，F在的活塞機市場競爭，是質量與服務的競爭。作為企業來講，要在競爭中脫穎而出，唯有完善品質、做好服務這兩個方面。同時，堅持不懈的創新，企業要跟得上社會的發展和客戶的需求，就要不斷的研發新產品，不創新企業就會停滯不前。
目前，浙江大明就組建了一個強大的技術團隊，聘請了專業的壓縮機研發、生產、品控、電氣工程管理人員，并投入大量資金，進行研發工作，以擴大應用范圍，提升效率，適應多種工質、工況和國際國內不同電源對電壓、頻率、相數方面的需求。
江蘇華瑞總經理周偉佳也指出：“半封閉活塞機目前屬于技術比較成熟的產品，各家產品大同小異，要在激烈的競爭中脫穎而出，就要在質量和細節上做文章。除此之外還要不斷進行研發創新，完善產品線，不斷推出適應不同工況的新機型�！�
擔心是無用的，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，且低碳環保應用的方向發展，產品+服務+系統解決方案是給終端客戶最好的答案。
來源：3D科學谷
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