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【摘 要】冰箱的压缩机是整个机体的核心工作部件，占据机械工作和电能结合的统领地位。如果压缩机出现任何问题都会对冰箱的一个、多个甚至是整体具有至关重要的影响，另外，某个组织构件的不合理或出现不与出厂时压缩机的工作性能保持一致，也将会导致压缩机出现问题而导致整体的运行功能机制下降。在生产制造压缩机的过程中由于其高度精密所以对其加工过程要求极为严格。本文将从冰箱压缩机的其他几个核心功能部分来阐述提高冰箱压缩机功效的途径。
【关键词】高效压缩机；设计；COP值；气阀；电机；轴承
冰箱对于一般家用来说是现代生活的一项必要保证，对于食物的制冷保鲜来说，冰箱是再合适不过的电气，能够保证冰箱正常运转为人所用的就是压缩机，其工作时能够起到主导作用，但支持压缩机工作的主要部件也是维护冰箱正常工作的基本部件主要有气阀、电机、轴承、冷冻机油、壳体等。这些部件能否正常的功能主要影响到压缩机的性能好坏，冰箱的最重要功能就是不同程度的制冷，而制冷主要靠压缩机的工作来完成，所以压缩机的作用至关重要，另外在制作压缩机的过程中，由于压缩机不能受到一点水分的侵入，所以精加工工作要做到位，不能存在任何的有效杂质进入使其工作缺失，首先要坚持中性处理，工质要求不仅不能含有酸性物质或是任何杂质或是物质在制作过程中出现的任何含酸性的杂质，这样看来对于压缩机的制作也需要一番精挑细选，还要注意选用与之相配套的工艺和实验证明与之匹配的参数。
一、冰箱压缩机结构特点
为了能够达到整体制冷的效果，冰箱压缩机多数还是会选用往复活塞式，这种形式的压缩机能够满足当前冰箱的使用特点和基本需求，而对于位置的选择又分为上方安置和下方安置两种供选用，这也是目前使用最多的两种，上方安置的使用品牌以松下压缩机为主，而电机下方安置的主要以恩布拉科品牌压缩机为主，当然国内也有广州上置和江浙的下置压缩机与之相对应。这也是根据冰箱的使用或是制造特点所需来选择。上置的压缩机其特点主要聚焦在汽缸浸在冷冻机油里，这样就能保证在压缩机工作的同时排放出的热量依然能够保证被降温，它的缺点是通过稀有毛细管吸入的油不能在活塞与气缸之间很好的起到的减小摩擦的作用，这是因为，从稀有毛细管中吸入的油虽然能够从进入到汽缸里，但是能够吸入的油量很少，不能满足润滑的需要，虽然能够对活塞与汽缸的摩擦副起到略小的润滑的作用，但却能通过冷气机对排气阀的阀片的油量来降低转动中减少摩擦起到作用。对于电机置于下方的压缩机，其电机同样被浸在冷冻机油里，都是为了满足能够对电机工作产生的温度不断的降温，此时下方的地理位置能够将更多的机油通过向心力被汽缸获取，从而进行润滑的作用，此时可以满足活塞与气缸摩擦副的润滑所需要的油量。虽然保证了活塞与气缸的摩擦减小，但是与上置压缩机冰箱相比而言却不能满足对于气缸的冷却。
二、压缩机主要设计分析
（1）对于不同容积冰箱的设计。随着经济水平的不断发展，单一的容积量已经不能很好的满足对于冰箱使用的要求，于是开始制造生产不同大小的冰箱以满足人们根据自身需要的选择。在对不同容积的冰箱安装压缩机的时候，要根据所要制冷的力度来选择，在批量生产中已经对于上置和下置的压缩机形成了定式，只能通过改变其中某个部分来满足对于的不同型号冰箱制冷量的需要。所以通过改变气缸的容积来进行调整制冷量。一般可调的范围从50w～400w之间波动。而不同的气缸主要区别在于其缸径的大小和曲轴的偏心量的不同，这样做的目的还能有助于经济效益的更大化，降低投入的资本，所以也逐渐被更多的生产厂家接受，目前未使用该种技术的厂家微乎其微。不同的参数形成的组合能够构成所需要的气缸容积。（2）气阀设计。首先排气阀有5个主要的部分构成，一对排气阀片、排气阀垫片、定位销片、排气阀簧片、限位板。这种多部件组成的是相对比较复杂且体积较大的排气阀，同样也有瘦身版的如吸气阀的体积相似，都是只通过一排排气阀片来完成工作。而为了能够提高压缩机的电机效率，则要采用凹形阀板的设计，这种凹形阀板是主要通过凹下的一部分来降低原本的阀板的厚度，从而来降低余隙容积。虽然在组成上，凹形阀板与常规的排气阀有部分减少，但是其工作和设计的基本构思和原理是一致的。将设计进行严密的计算后发现，普通的排气阀的余隙容积仅为整体的三分之一左右，所以其余的三分之二依旧受到压缩机的机构带来的不利影响，但是可以通过无限量的不断的减少排气孔形成的余隙容积，但首先要保证最小化。所以采用凹型阀板即可将容隙降低到一半，从而来保证压缩机能够有效的提高功率。而对于凹形阀板设计主要涉及到COP的提高，其制作工序主要出现的问题还是停留在对于阀板的凹陷度，由于经过双面磨的阀板很容易在加深凹陷度的时候会出现变形的情况，于是我们选用新型的低碳钢阀板来替代原有的材料的缺点，通过在设计中对活塞上面的排气孔进行合理的设置来使余隙容积不断减少，来满足容积的需要。（3）电机设计。在之前多数的冰箱采用的多维相异步电动机，由于国内之前对于冰箱的销售量很大，所以对于生产和制造这种电动机已经没有什么技术层面的问题，但是在对于生活要求质量不断提高的今天，我们才发现这种电机需要被一种更高速的电机来取代，因为现代环境要求我们在技术程度发达起来的同时应该节能降耗。首先从设计上来说主要通过以下方法来使其更高效：选用高磁感低损耗的硅钢片；加大冲片截面积；提高槽满率；减小定子端部尺寸等。从工艺上，提高电机效率主要有以下措施：对定转子冲片进行退火处理；转子采用自扣工艺，精密压铸后不对外圆进行机加工；定子冲片采用铆接工艺，不进行焊接；采用手工下线，可进一步提高定子线圈的槽满率等。将以上所有理论应用到实际中去后发现，电机最高点效率发生了变化。同时在运行时也有所提高。从最初的70％跃升到近90％。经过这样的处理使电机能够减少对于外部能源的需要也就是输入功率，另外可以因在工作中释放的热量减少，则减少冷却过程的功率。所以其提升的意义重大。（4）轴承设计。定子下置系列一般采用与汽缸座连体的轴承设计，定子上置系列采用独立轴承设计，用螺钉紧固装配到汽缸座上，均采用单主轴承设计。采用独立轴承设计的机型比较容易实现，外形安装性能稍为好些。这两种设计最大的共同优点就是都能够减低噪音污染对于人的生活影响，另外还能够降低辐射对人的侵害。在日益对于噪音要求逐渐提高的今天，这种设计工艺必然得到更为广泛的推崇。（5）冷冻机油。制冷压缩机用的冷冻机油的作用是：润滑，以使运动部件的摩擦和磨损最小；密封，防止制冷气体由高压侧漏入低压侧；冷却，降低压缩机内部的工作温度。压缩机设计时需要选择与制冷剂和压缩机型号最适应的冷冻机油，注意以下几方面的问题：一是低温互溶性好，保证系统在低温下的回油；二是高温互溶性好，保证系统在高温下的回油；三是耐热性及对制冷剂具有高温稳定性，即使在高温时与制冷剂发生接触，也不会发生化学反应；四是絮凝点低，在节流过程中，制冷剂温度逐渐降低的情况下，也不会产生油腊，而堵塞毛细管；五是对干燥过滤器中的分子筛或硅胶具有化学稳定性，同时能与压缩机里漆包线等绝缘材料及制冷系统中的其他材料兼容；六是冷冻机油的粘度合适，以形成液体润滑以及承受一定载荷的油膜，保证压缩机可靠性。无论哪种物质都要在正常状态下才能进行有效的工作，包括润滑油和制冷剂，同时也需要注意两者在何种情况下是非常态。在温度高的情况下，润滑剂的粘度会降低，另一方面润滑油会溶解部分制冷剂也会使冷冻机油的粘度降低，润滑条件恶化。 三、提高压缩机效率的设计
在现实运用中，还有一些好的办法可以提高压缩机的功效，但并不是针对压缩机的主体功效而言的。（1）与主轴配合的轴承选用低摩擦系数材料。早期冰箱压缩机的轴承和轴都是采用铸铁材料，对轴进行磷化处理；目前已经有一些压缩机采用了铝合金的轴承，选择较低摩擦系数的材料与表面处理工艺；同时高效压缩机通常选用粘度较低的冷冻机油，对压缩机的几个摩擦副的耐磨性也有更高的要求。在改善轴承特性方面，使用铝作轴承材料或使用铸铁轴承与磷化处理过的轴配合都是很有效的。由于悬臂式轴承中铸铁和铝的固体接触中的摩擦系数比经过磷化处理的铸铁之间的摩擦系数还要低，而且轴不需要再进行磷化处理，铝合金轴承耐磨性相对也比较好。（2）减小主轴与偏心轴的轴径。部分高效型的冰箱压缩机采用小直径主轴与偏心轴，从理论上说，使用细曲轴可以减小转动惯量，降低摩擦系数，因而可以减少输入功率，提高性能系数，根据摩擦功的理论计算公式：W=（2#P#L#d3#L#n）/Cd。在L、L、Cd、n基本相同时，粗曲轴摩擦功理论上是细曲轴的117倍。（3）采用优化的直接吸气消声器设计。从吸气方式分，有直接吸气和间接吸气两种吸气方式，20世纪80年代、90 年代初的压缩机通常采用间接吸气的方式，具有成本低、结构紧凑与制造工艺简单等优点，但对吸入的低温制冷剂加热的情况较为严重，使得压缩机不能获得较高的温度系数，间接吸气结构的压缩机吸气时制冷剂通道是：吸气管y压缩机壳体y吸气消声器y吸气阀y气缸压缩。目前高效压缩机基本上采用直接或半直接吸气，吸入气体被引导几乎直接进入汽缸头，气体同时与壳体相通，利用这种安排，大多数的吸气进入汽缸没有被过多的加热。壳体提供了一个使气体进入汽缸的平行通道。具有相对较小的压力降，而采用绝热系数较高的塑料做成的消声器，更进一步避免压缩机对吸入的温度较低的制冷剂进行加热，以获得更高的温度系数。由此，可以使得COP提高约5％。直接或半直接吸气结构的压缩机吸气时制冷剂通道是：吸气管y吸气消声器y吸气阀y气缸压缩。
四、总结
本文从多种角度上对提高冰箱压缩机功效进行相关的探讨，首先是主要针对压缩机的相关性能问题来进行如何提高的一些基本设计方案和制造工艺的改革，特别是针对其结构上进行的调整，结合现实对于冰箱的各种功效的需要来完成不同型号的设计需求，根据现实的压缩机的情况出发来解决设计材料等问题，同时也选取了一些能够通过压缩机以外的方法来共同进行提高功效的方式的解读诠释。希望能够有所借鉴，争取能够挤占世界的先进水平的行列，制造更高效的冰箱，为民所用。
参 考 文 献
[1]梁晓钟．高效冰箱压缩机的分析与设计[J]．制冷．2004（1）
[2]刘金平，曹乐，许雄文．基于分布参数的制冷装置制冷剂充灌量的研究[J]．低温与超导．2010（12）
[3]孙忠宇，程有凯，李永恒．普通冷库加装改造成超低温冷库的研究[J]．大连水产学院学报．2008（1）
[4]王传林，邬志敏，李瑛，李征涛，周初元．添加剂在电冰箱制冷系统上应用试验研究[J]．制冷与空调．2002（5）
[5]陈艳阳，任挪颖，晏刚．新型制冷剂研究及应用冰箱压缩机的设计[J]．家电科技．2005（12）
[6]陈永安，吴景华，江松林．提高冰箱压缩机COP值途径的探讨[J]．家用电器科技．2001（3）
[7]吴春华，陈雪忠，包国兴，周正红，言伟．R600a高效节能电冰箱压缩机的设计[J]．家用电器科技．2001（3）
[8]蒋文奇，沈希，顾江萍，黄跃进，胡娟，吴越．基于矢量变频技术的冰箱压缩机控制系统设计[J]．压缩机技术．2010（5）
【关键词】高效压缩机；设计；COP值；气阀；电机；轴承
冰箱对于一般家用来说是现代生活的一项必要保证，对于食物的制冷保鲜来说，冰箱是再合适不过的电气，能够保证冰箱正常运转为人所用的就是压缩机，其工作时能够起到主导作用，但支持压缩机工作的主要部件也是维护冰箱正常工作的基本部件主要有气阀、电机、轴承、冷冻机油、壳体等。这些部件能否正常的功能主要影响到压缩机的性能好坏，冰箱的最重要功能就是不同程度的制冷，而制冷主要靠压缩机的工作来完成，所以压缩机的作用至关重要，另外在制作压缩机的过程中，由于压缩机不能受到一点水分的侵入，所以精加工工作要做到位，不能存在任何的有效杂质进入使其工作缺失，首先要坚持中性处理，工质要求不仅不能含有酸性物质或是任何杂质或是物质在制作过程中出现的任何含酸性的杂质，这样看来对于压缩机的制作也需要一番精挑细选，还要注意选用与之相配套的工艺和实验证明与之匹配的参数。
一、冰箱压缩机结构特点
为了能够达到整体制冷的效果，冰箱压缩机多数还是会选用往复活塞式，这种形式的压缩机能够满足当前冰箱的使用特点和基本需求，而对于位置的选择又分为上方安置和下方安置两种供选用，这也是目前使用最多的两种，上方安置的使用品牌以松下压缩机为主，而电机下方安置的主要以恩布拉科品牌压缩机为主，当然国内也有广州上置和江浙的下置压缩机与之相对应。这也是根据冰箱的使用或是制造特点所需来选择。上置的压缩机其特点主要聚焦在汽缸浸在冷冻机油里，这样就能保证在压缩机工作的同时排放出的热量依然能够保证被降温，它的缺点是通过稀有毛细管吸入的油不能在活塞与气缸之间很好的起到的减小摩擦的作用，这是因为，从稀有毛细管中吸入的油虽然能够从进入到汽缸里，但是能够吸入的油量很少，不能满足润滑的需要，虽然能够对活塞与汽缸的摩擦副起到略小的润滑的作用，但却能通过冷气机对排气阀的阀片的油量来降低转动中减少摩擦起到作用。对于电机置于下方的压缩机，其电机同样被浸在冷冻机油里，都是为了满足能够对电机工作产生的温度不断的降温，此时下方的地理位置能够将更多的机油通过向心力被汽缸获取，从而进行润滑的作用，此时可以满足活塞与气缸摩擦副的润滑所需要的油量。虽然保证了活塞与气缸的摩擦减小，但是与上置压缩机冰箱相比而言却不能满足对于气缸的冷却。
二、压缩机主要设计分析
（1）对于不同容积冰箱的设计。随着经济水平的不断发展，单一的容积量已经不能很好的满足对于冰箱使用的要求，于是开始制造生产不同大小的冰箱以满足人们根据自身需要的选择。在对不同容积的冰箱安装压缩机的时候，要根据所要制冷的力度来选择，在批量生产中已经对于上置和下置的压缩机形成了定式，只能通过改变其中某个部分来满足对于的不同型号冰箱制冷量的需要。所以通过改变气缸的容积来进行调整制冷量。一般可调的范围从50w～400w之间波动。而不同的气缸主要区别在于其缸径的大小和曲轴的偏心量的不同，这样做的目的还能有助于经济效益的更大化，降低投入的资本，所以也逐渐被更多的生产厂家接受，目前未使用该种技术的厂家微乎其微。不同的参数形成的组合能够构成所需要的气缸容积。（2）气阀设计。首先排气阀有5个主要的部分构成，一对排气阀片、排气阀垫片、定位销片、排气阀簧片、限位板。这种多部件组成的是相对比较复杂且体积较大的排气阀，同样也有瘦身版的如吸气阀的体积相似，都是只通过一排排气阀片来完成工作。而为了能够提高压缩机的电机效率，则要采用凹形阀板的设计，这种凹形阀板是主要通过凹下的一部分来降低原本的阀板的厚度，从而来降低余隙容积。虽然在组成上，凹形阀板与常规的排气阀有部分减少，但是其工作和设计的基本构思和原理是一致的。将设计进行严密的计算后发现，普通的排气阀的余隙容积仅为整体的三分之一左右，所以其余的三分之二依旧受到压缩机的机构带来的不利影响，但是可以通过无限量的不断的减少排气孔形成的余隙容积，但首先要保证最小化。所以采用凹型阀板即可将容隙降低到一半，从而来保证压缩机能够有效的提高功率。而对于凹形阀板设计主要涉及到COP的提高，其制作工序主要出现的问题还是停留在对于阀板的凹陷度，由于经过双面磨的阀板很容易在加深凹陷度的时候会出现变形的情况，于是我们选用新型的低碳钢阀板来替代原有的材料的缺点，通过在设计中对活塞上面的排气孔进行合理的设置来使余隙容积不断减少，来满足容积的需要。（3）电机设计。在之前多数的冰箱采用的多维相异步电动机，由于国内之前对于冰箱的销售量很大，所以对于生产和制造这种电动机已经没有什么技术层面的问题，但是在对于生活要求质量不断提高的今天，我们才发现这种电机需要被一种更高速的电机来取代，因为现代环境要求我们在技术程度发达起来的同时应该节能降耗。首先从设计上来说主要通过以下方法来使其更高效：选用高磁感低损耗的硅钢片；加大冲片截面积；提高槽满率；减小定子端部尺寸等。从工艺上，提高电机效率主要有以下措施：对定转子冲片进行退火处理；转子采用自扣工艺，精密压铸后不对外圆进行机加工；定子冲片采用铆接工艺，不进行焊接；采用手工下线，可进一步提高定子线圈的槽满率等。将以上所有理论应用到实际中去后发现，电机最高点效率发生了变化。同时在运行时也有所提高。从最初的70％跃升到近90％。经过这样的处理使电机能够减少对于外部能源的需要也就是输入功率，另外可以因在工作中释放的热量减少，则减少冷却过程的功率。所以其提升的意义重大。（4）轴承设计。定子下置系列一般采用与汽缸座连体的轴承设计，定子上置系列采用独立轴承设计，用螺钉紧固装配到汽缸座上，均采用单主轴承设计。采用独立轴承设计的机型比较容易实现，外形安装性能稍为好些。这两种设计最大的共同优点就是都能够减低噪音污染对于人的生活影响，另外还能够降低辐射对人的侵害。在日益对于噪音要求逐渐提高的今天，这种设计工艺必然得到更为广泛的推崇。（5）冷冻机油。制冷压缩机用的冷冻机油的作用是：润滑，以使运动部件的摩擦和磨损最小；密封，防止制冷气体由高压侧漏入低压侧；冷却，降低压缩机内部的工作温度。压缩机设计时需要选择与制冷剂和压缩机型号最适应的冷冻机油，注意以下几方面的问题：一是低温互溶性好，保证系统在低温下的回油；二是高温互溶性好，保证系统在高温下的回油；三是耐热性及对制冷剂具有高温稳定性，即使在高温时与制冷剂发生接触，也不会发生化学反应；四是絮凝点低，在节流过程中，制冷剂温度逐渐降低的情况下，也不会产生油腊，而堵塞毛细管；五是对干燥过滤器中的分子筛或硅胶具有化学稳定性，同时能与压缩机里漆包线等绝缘材料及制冷系统中的其他材料兼容；六是冷冻机油的粘度合适，以形成液体润滑以及承受一定载荷的油膜，保证压缩机可靠性。无论哪种物质都要在正常状态下才能进行有效的工作，包括润滑油和制冷剂，同时也需要注意两者在何种情况下是非常态。在温度高的情况下，润滑剂的粘度会降低，另一方面润滑油会溶解部分制冷剂也会使冷冻机油的粘度降低，润滑条件恶化。 三、提高压缩机效率的设计
在现实运用中，还有一些好的办法可以提高压缩机的功效，但并不是针对压缩机的主体功效而言的。（1）与主轴配合的轴承选用低摩擦系数材料。早期冰箱压缩机的轴承和轴都是采用铸铁材料，对轴进行磷化处理；目前已经有一些压缩机采用了铝合金的轴承，选择较低摩擦系数的材料与表面处理工艺；同时高效压缩机通常选用粘度较低的冷冻机油，对压缩机的几个摩擦副的耐磨性也有更高的要求。在改善轴承特性方面，使用铝作轴承材料或使用铸铁轴承与磷化处理过的轴配合都是很有效的。由于悬臂式轴承中铸铁和铝的固体接触中的摩擦系数比经过磷化处理的铸铁之间的摩擦系数还要低，而且轴不需要再进行磷化处理，铝合金轴承耐磨性相对也比较好。（2）减小主轴与偏心轴的轴径。部分高效型的冰箱压缩机采用小直径主轴与偏心轴，从理论上说，使用细曲轴可以减小转动惯量，降低摩擦系数，因而可以减少输入功率，提高性能系数，根据摩擦功的理论计算公式：W=（2#P#L#d3#L#n）/Cd。在L、L、Cd、n基本相同时，粗曲轴摩擦功理论上是细曲轴的117倍。（3）采用优化的直接吸气消声器设计。从吸气方式分，有直接吸气和间接吸气两种吸气方式，20世纪80年代、90 年代初的压缩机通常采用间接吸气的方式，具有成本低、结构紧凑与制造工艺简单等优点，但对吸入的低温制冷剂加热的情况较为严重，使得压缩机不能获得较高的温度系数，间接吸气结构的压缩机吸气时制冷剂通道是：吸气管y压缩机壳体y吸气消声器y吸气阀y气缸压缩。目前高效压缩机基本上采用直接或半直接吸气，吸入气体被引导几乎直接进入汽缸头，气体同时与壳体相通，利用这种安排，大多数的吸气进入汽缸没有被过多的加热。壳体提供了一个使气体进入汽缸的平行通道。具有相对较小的压力降，而采用绝热系数较高的塑料做成的消声器，更进一步避免压缩机对吸入的温度较低的制冷剂进行加热，以获得更高的温度系数。由此，可以使得COP提高约5％。直接或半直接吸气结构的压缩机吸气时制冷剂通道是：吸气管y吸气消声器y吸气阀y气缸压缩。
四、总结
本文从多种角度上对提高冰箱压缩机功效进行相关的探讨，首先是主要针对压缩机的相关性能问题来进行如何提高的一些基本设计方案和制造工艺的改革，特别是针对其结构上进行的调整，结合现实对于冰箱的各种功效的需要来完成不同型号的设计需求，根据现实的压缩机的情况出发来解决设计材料等问题，同时也选取了一些能够通过压缩机以外的方法来共同进行提高功效的方式的解读诠释。希望能够有所借鉴，争取能够挤占世界的先进水平的行列，制造更高效的冰箱，为民所用。
参 考 文 献
[1]梁晓钟．高效冰箱压缩机的分析与设计[J]．制冷．2004（1）
[2]刘金平，曹乐，许雄文．基于分布参数的制冷装置制冷剂充灌量的研究[J]．低温与超导．2010（12）
[3]孙忠宇，程有凯，李永恒．普通冷库加装改造成超低温冷库的研究[J]．大连水产学院学报．2008（1）
[4]王传林，邬志敏，李瑛，李征涛，周初元．添加剂在电冰箱制冷系统上应用试验研究[J]．制冷与空调．2002（5）
[5]陈艳阳，任挪颖，晏刚．新型制冷剂研究及应用冰箱压缩机的设计[J]．家电科技．2005（12）
[6]陈永安，吴景华，江松林．提高冰箱压缩机COP值途径的探讨[J]．家用电器科技．2001（3）
[7]吴春华，陈雪忠，包国兴，周正红，言伟．R600a高效节能电冰箱压缩机的设计[J]．家用电器科技．2001（3）
[8]蒋文奇，沈希，顾江萍，黄跃进，胡娟，吴越．基于矢量变频技术的冰箱压缩机控制系统设计[J]．压缩机技术．2010（5）