CN103453703B - 从空气调节系统回收制冷剂的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于从空气调节系统（200）回收制冷剂的装置（230）包括收集器（235），该收集器通过流体进入相同装置的流体输送管道（101）液压地连接设置在空气调节系统中的高压分支（221）和低压分支（222）。该装置（230）还包括蒸发器（232），蒸发器（232）被配置为通过制冷剂的残余液体部分的蒸发来分离制冷剂和杂质，获得朝向蒸发器（232）的上部上升的纯化制冷剂，并获得集中在蒸发器（232）的下部中的杂质。此外，包括压缩机的抽吸单元（233）被设置用于循环纯化制冷剂。此外，设置有在与用于循环制冷剂的抽吸单元（233）液压连接的冷凝器（236），并且设置有与冷凝器（236）液压连接的存储容器（234），存储容器（234）被布置为包含由冷凝器（236）冷凝的制冷剂。除了以上限定，在蒸发器（232）的上游设置有辅助压缩机构件，该辅助压缩机构件被布置为与输送管道并联，并且被配置为提高制冷剂朝向蒸发器（232）的流动速率，和用于与抽吸单元（233）配合辅助空气调节系统（200）中制冷剂的渐进式压力降低。

Description

从空气调节系统回收制冷剂的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于从空气调节系统（例如，汽车的A/C系统）回收制冷剂的方法。

此外，本发明涉及用于回收、净化制冷剂和将制冷剂再填充到所述空气调节系统中的装置。

背景技术

众所周知，存在于空调系统中，特别是例如汽车的交通工具上的A/C系统中的制冷剂被定期地回收和循环，以便消除在运行期间积累的杂质。EP1367343A1中公开了一种类型的回收和再生机器。

此外，为了抵制由于空调系统中使用的制冷剂气体的分散导致的温室效应，法律和法规对废气回收过程限定了越来越严格的限制，例如大多数汽车的空气调节系统中目前已知的制冷剂R-134a。特别地，目前已知的法规要求空气调节系统中包含的总气体的至少95.0%被回收。

随着新汽车的引进，例如，根据被称为HFO-1234yf的制冷剂的2006/40/CE规定，其中所述HFO-1234yf对全球升温的影响比HFC-134a低，但成本较高，回收气体的步骤就环境和经济方面而论变得重要。

与回收和再生步骤的安全有关的另一个缺点与制冷剂HFO-1234yf易燃的事实有关。实际上，系统中存在的残余部分制冷剂的回收需要太多时间，当制冷剂回收机器的真空泵运行时，该残余部分制冷剂通常排放到环境中。真空步骤是在再填充气体前所做的必要步骤。将与空气中存在的氧气混合的少量制冷剂的排放可以产生一种能够爆炸或着火的气体混合物，随之而来的是对物体和人员的危险。

受EP1367343A1中所述的机器影响的回收、再生和再填充制冷剂的操作必须遵守特定标准，如SAE J2843和SAE J2788，这些标准超出限定最小阀值回收制冷剂（例如，95%），也限定执行这些步骤的安全条件和时间限制。特别地，在21°和24℃之间的外部温度范围内，至少95.0%的制冷剂必须在30分钟的最大时间内回收，而不加热系统的部件。

上述标准不能容易地由现有回收机器完成。当空气调节系统周围的温度非常低时，在该低温下甚至难以回收90%的制冷剂时，发生不能满足这些标准的特别不利的情况。事实上，在这样的低外部温度下，系统中存在的制冷剂主要处于液体形式，并且难以回收。

存在配备有加热系统的电路/回路，以便帮助回收。然而，这些电路使空气调节系统较不安全并且更昂贵。加热该系统的操作也是危险的和复杂的，因为汽车A/C系统的制冷剂的储存库通常位于不容易接近的区域，在电动机的后面。

参照图1，已知类型的汽车A/C系统200的示意图包括冷凝器201、过滤器202、校准孔203、蒸发器204、分离液相和气相的制冷剂的存储容器205，以及压缩机206。在压缩机的下游，设有高压连接221，而在存储容器上设有低压连接222。

目前，与EP1367343A1中所述的机器类似的用于回收和再生制冷剂的已知类型的机器230（图1）可以从封闭式压缩机233回收制冷剂，该封闭式压缩机233通过到达收集器235以及高压连接221和低压连接222的柔性管连接到空气调节系统。由于压缩机233的工作，制冷剂被抽吸到低于大气压力的压力，并且在用于在存储汽缸234中再生的过程后积累。

更准确地，当系统200关闭时，制冷剂的液体部分倾向于通过压力差从高压区域221朝向存储容器205转移，穿过校准孔203和压缩机206。主要在来自高压连接221的液相和在来自低压连接222的气相中回收制冷剂。然而，在低温度的环境条件下，制冷剂的大量液体部分在存储容器205中，并且从蒸发回收制冷剂的步骤可以仅通过由压缩机单元233显著地降低机器的抽吸负压来执行。然而，为了达到这些条件，用于回收和处理制冷剂的时间的大幅增加是必要的。直到回收至少95%，为了满足规定，用于回收的时间可以超过30分钟。

制冷剂的回收和再生步骤要求真空泵231达到可能的最大真空等级，在环境中排出通过之前的回收步骤不可回收的制冷剂，并辅助再生制冷剂的随后再填充，其中真空泵231与压缩机单元233完全分离并执行真空步骤。必须注意的是，在回收步骤之后剩余的制冷剂越少，排放在大气中的制冷剂就越多，具有上面所描述的污染、着火危险和昂贵制冷剂浪费的缺点。

因此，加快用于排空空气调节系统和增加回收制冷剂量的时间是可取的。

昂贵解决方案将使用一种用于在短时间内产生制冷剂的最大抽吸的高功率压缩机。然而，不仅由于压缩机的较高成本，而且由于承受压缩机的更有力动作的整体更大尺寸的抽吸系统，此解决方案将过多地增加机器成本。此外，这样的解决方案不会完全解决上述问题，并且将使再生过程变得复杂。

发明内容

于是，本发明的一个特征是，提供一种用于从例如汽车的A/C系统的空气调节系统回收制冷剂的装置，以此方式，最少量的制冷剂留在空气调节系统的存储容器中，并且回收尽可能快。

本发明的另一特征是，提供一种装置，该装置用于增加通过相同装置的流体的速度和减少再生流体必要的时间。

本发明的一个特别目的是，提供一种可能获得上述优点但没有造成过多的额外实施成本的装置。

本发明的另一特征是，修改现有回收或再生装置，而不引入大量的构造复杂性。

本发明的又一特征是，提供一种实现相同优点的方法。

这些和其他目的通过一种从空气调节系统回收制冷剂的装置实现，该装置包括：

——收集器，其经布置通过装置中的流体输送管道液压地连接空气调节系统的高压分支和低压分支；

——蒸发器，其经布置通过制冷剂的残余液体部分的蒸发分离制冷剂和杂质，获得朝向蒸发器的上部增加的纯化制冷剂和集中在蒸发器的下部的杂质；

——用于循环从蒸发器出来的纯化制冷剂的抽吸单元，该抽吸单元通过蒸发器与输送管道液压连接，该抽吸单元包括压缩机；

——与用于循环制冷剂的抽吸单元液压连接的冷凝器，该冷凝器被布置为冷却和冷凝从抽吸单元出来的制冷剂；

——与冷凝器液压连接的存储容器，该存储容器被布置为包含由冷凝器冷凝的制冷剂；

其中在蒸发器的上游，设有辅助压缩机构件，其被设置为与输送管道并联，该辅助压缩机构件被配置为提高制冷剂朝向蒸发器的流动速率，和用于与抽吸单元配合辅助空气调节系统中制冷剂的渐进式压力降低。

这样，辅助压缩机构件引起空气调节系统快速达到允许几乎完全回收制冷剂的低压。更准确地，抽吸单元通常设置用于循环纯化的制冷剂，并且在本质上是布置在蒸发器的下游的压缩机，该抽吸单元执行通过蒸发器和来自收集器的输送管道来自空气调节系统的冷却液体的抽吸功能。蒸发器上游存在的辅助压缩机使抽吸单元的压缩机增压，加快系统的排空步骤，回收尽可能多的制冷剂，并且在回收步骤结束时达到系统中的最大真空速率。于是，相对于现有技术的回收系统，回收时间可以显著地减少约30%。

有利地，输送管道包括在收集器下游的第一部分，和与第一部分连续并且布置在蒸发器上游的第二部分，并且辅助压缩机构件与第二部分并联布置，在第二部分中布置进给阀，该进给阀以以下方式在打开位置和关闭位置之间可移动，当第一部分中的压力高于阀值时，辅助压缩机不运行并且进给阀处于打开位置，并且，当第一部分中的压力低于阀值时，辅助压缩机构件打开并且进给阀处于关闭位置，引起制冷剂通过辅助压缩机构件输送到蒸发器，这与抽吸单元配合有助于进一步减小输送管道的第一部分上的压力。

这样，第一回收步骤，即，当系统中的压力仍然足够高时，例如200mb，可以仅由抽吸单元的压缩机以传统方式执行。相反，对于较低压力，进给阀关闭，并且辅助压缩机构件被启动并且有助于快速达到系统中的最小压力值。

在一个可能的实施例中，辅助压缩机构件包括真空产生设备。这样，一旦显著部分的制冷剂的回收步骤结束，例如超过回收的制冷剂的95%/96%，可能继续回收，增加系统中的真空速率。

有利地，真空产生设备通过三通阀与蒸发器液压连接，三通阀被布置为选择性地连接真空产生设备与蒸发器或抽取管（purge duct），以此方式允许真空产生设备选择地作为辅助压缩机构件工作，或者抽取不能再生但仍然残留在空气调节系统中的制冷剂。这样，可能停止回收超过上述显著阀限或阈值上限的制冷剂并抽取残余部分，而与此同时，蒸发器、抽吸单元的压缩机和冷凝器正在完成制冷剂的再生。

可替代地，用于减小输送管道的第一部分上的制冷剂的压力的辅助压缩机构件包括干式操作压缩机，并且其中在干式操作压缩机的上游布置真空产生设备，以从用于回收制冷剂的装置中抽取不能再生的制冷剂。

这样，除了通常存在于已知类型的回收和再生机器中的真空泵之外，可能使用最小消耗和成本的干式操作压缩机。干式操作压缩机不需要润滑，因为它利用已经存在于制冷剂中的润滑剂，该制冷剂受到来自空气调节系统的抽吸。

根据本发明的另一方面，一种从空气调节系统回收和再生制冷剂的方法包括以下步骤：

——通过制冷剂再生装置中的收集器输送制冷剂，收集器被布置为液压地连接装置的流体输送管道与空气调节系统的高压分支和低压分支；

——通过被布置为分离制冷剂和杂质的蒸发器蒸发制冷剂的残余液体部分，获得集中在蒸发器的上部的纯化制冷剂和集中在蒸发器的下部的杂质；

——通过抽吸单元引起抽吸并使制冷剂循环通过装置，抽吸单元通过蒸发器与输送管道液压连接；

——通过与用于循环制冷剂的抽吸单元液压连接的冷凝器冷凝从抽吸单元出来的制冷剂；

——将由冷凝器冷凝的制冷剂积累到与冷凝器液压连接的容器中；

其主要特征在于抽吸步骤和使制冷剂循环通过装置的步骤由抽吸单元和辅助压缩机构件执行，该辅助压缩机构件在蒸发器的上游运行，并且增加制冷剂朝向蒸发器的流动速率，用于辅助空气调节系统中制冷剂的压力降低。

附图说明

通过本发明的示例性实施例的下列说明，根据本发明的回收和再生空调系统中的制冷剂的方法和装置的进一步特征和/或优点将变得更加清楚，其参照附图举例说明但不限于此，在这些附图中：

——图1示出连接到空气调节系统的根据现有技术的用于回收和再生制冷剂的装置；

——图2示出根据图1的现有技术的用于回收和再生的装置的电路；

——图3示出根据本发明的用于回收和再生的装置的第一示例性实施例的示意图；

——图4示出根据本发明的用于回收和再生的装置的第一优选示例性实施例的示意性液压视图；

——图5示出根据本发明的用于回收和再生的装置的第二示例性实施例的示意图；

——图6示出根据本发明的用于回收和再生的装置的第二优选示例性实施例的示意性液压视图；

——图7示出根据本发明的用于回收和再生的装置的第三示例性实施例的示意图；

——图8示出根据本发明的用于回收和再生的装置的第三优选示例性实施例的示意性液压视图；

具体实施方式

参照图3，相对于图1和图2的现有技术的系统，用于回收和再生来自收集器235的制冷剂的装置230包括真空泵231，或者可替代地，包括干式操作压缩机，其位于蒸发器232的上游并与输送管道101并联，以这种方式，在预先确定的操作构造中，制冷剂可以连续地覆盖通过真空泵231、蒸发器232和抽吸单元233的路径。

真空泵231可以通过阀241a和241b从再生电路去除或被包括在电路。这种特定的技术方案允许真空泵231仅当抽吸单元233下降到低于阈值压力时在抽吸步骤中工作，获得输送管道101中的压力的进一步降低和因此布置在收集器235和抽吸单元233之间的装置中的压力的进一步降低。

这样，不同于例如图1和图2所述的现有技术，根据本发明的系统230的真空泵231，或者可替代地，干式操作压缩机，辅助制冷剂蒸发，从而增加回收制冷剂的速度并最大化所回收的制冷剂的量，如上面所述。

更详细地参照图4，输送管道包括在收集器下游的第一部分101a，和与第一部分101a连续并布置在蒸发器232上游的第二部分101b。这样，辅助压缩机构件被布置为与第二部分101b并联，其中进给阀241a存在于第二部分101b中。这样的阀在打开位置和关闭位置之间可移动，并且当所述第一部分101a中的压力保持在阀值以上时，辅助压缩机231（即，真空泵或干式操作压缩机）不运行并且进给阀241a处于打开位置。相反，当第一部分101b中的压力低于阀值时，辅助压缩机231打开并且进给阀处于关闭位置，使得制冷剂通过辅助压缩机231输送到蒸发器，辅助压缩机231工作，以便当抽吸单元233“发现难以”完成回收动作时，与抽吸单元233配合在回收中进一步降低输送管道101的第一部分101a上的压力。在图3和图4中，也示出安全阀241b，其被布置为避免当进给阀241a打开时通过辅助压缩机231的损失和泄漏。

在图4中，进一步示出回收和再生电路的部件，其已经在例如EP1367343A1中已经描述的现有机器中是已知的，例如冷凝器、油分离器、用于由蒸发器232集中的残留物的收集储存器（collection reservoir）等。

参照图5和图6，在本发明的示例性实施例中，真空泵231除了如已参照图3和图4所描述的被布置为通过阀241a和241b被排除或包括之外，真空泵231可以通过三通阀241c液压地连接到蒸发器242。这个特定的技术方案允许真空泵231的双功能：

——当阀241b也打开并且阀241a关闭时，移动至真空泵231与蒸发器232的第一液压连接位置，即，如上面所述用于降低输送管道101中的压力和因此沿布置在收集器235和抽吸单元233之间的设备中的压力，

——继续回收制冷剂不可取时，移动至与真空泵231的环境的第二液压连接位置，用于抽取不可回收的制冷剂。

在阀241a关闭并且真空泵231起作用的情况下，处于第二位置的三通阀241c允许继续抽取和真空处理系统，同时使蒸发器232和抽吸单元233绝缘，这可以完成回收，直到蒸发器232中的制冷剂排空。

参照图7和图8，相对于图1和图2的现有技术的系统，一种用于回收和再生制冷剂的装置包括在蒸发器232的上游、与输送管道101并联的干式操作压缩机243。以还参照图3-6所述的方式，干式操作压缩机243通过阀241a和241b从再生电路中排除，或被包括在再生电路中。这种特定的技术方案允许当抽吸单元233中的压力下降到阈值以下时，干式操作压缩机243仅在抽吸步骤中打开，获得输送管道101中的压力的进一步下降，以及因此沿布置在收集器235和抽吸单元233之间的设备中的压力的进一步下降。这样，类似于上述其他方案，干式操作压缩机243辅助蒸发空气调节系统中的制冷剂，增加回收制冷剂的速度和所回收的制冷剂的最大量。

通过关闭阀241a和241b并关闭干式操作压缩机243，可能以传统方式操作真空泵231，当不优选继续回收过程时，通过同时使蒸发器232和抽吸单元233绝缘，用于抽取不能被回收的制冷剂，这可以完成再生，直到蒸发器232中的制冷剂排空。

干式操作压缩机243的方案使具有最小额外成本的机器的效率最大化，因为它是低成本部件并且需要最少的维护。它不要求润滑，因为它利用了从系统中回收的制冷剂中存在的油。此外，它通常具有高真空气密性，并且不可以用于抽空空气调节系统，但是尤其是当存在如上所述与其干涉的真空泵时，这个功能不是必需的。

具体实施例的上述描述将完全根据概念上的观点揭示本发明，使得其他人将能够通过应用当前知识而无需进一步研究来修改和/或改编这一实施例的各种应用，并且不背离本发明，并且因此，应当理解的是，这些改编和修改将必须被认为是等同于具体实施例。为了实现本文所述的不同功能的方法和材料可以具有不同性质，因为这个原因，而不脱离本发明的领域。应当理解的是，本文所使用的措辞或术语是为了说明而不是限制的目的。

Claims (6)

1.一种用于从空气调节系统(200)回收制冷剂的装置(230)，所述装置(230)包括：

——收集器(235)，其通过所述装置(230)中的流体输送管道(101)液压地连接到所述空气调节系统(200)的高压分支(221)和低压分支(222)；

——蒸发器(232)，其被布置为通过所述制冷剂的残余液体部分的蒸发分离所述制冷剂和杂质，以便获得朝向所述蒸发器(232)的上部蒸发和上升的纯化制冷剂，和获得集中在所述蒸发器(232)的下部中的杂质；

——用于循环从所述蒸发器(232)出来的所述纯化制冷剂的抽吸单元(233)，所述抽吸单元(233)通过所述蒸发器与所述输送管道(101)液压连接，所述抽吸单元(233)包括压缩机；

——与所述抽吸单元(233)液压连接的冷凝器(236)，所述冷凝器(236)被布置为冷凝从所述抽吸单元(233)出来的所述制冷剂；

——与所述冷凝器(236)液压连接的存储容器(234)，所述存储容器(234)被布置为包含由所述冷凝器(236)冷凝的所述制冷剂；

其特征在于，在所述蒸发器(232)的上游设有辅助压缩机构件，所述辅助压缩机构件被设置为与所述输送管道并联，所述辅助压缩机构件被配置为提高所述制冷剂朝向所述蒸发器(232)的流动速率，并用于与所述抽吸单元(233)配合辅助所述空气调节系统(200)中所述制冷剂的渐进式压力降低。

2.根据权利要求1所述的装置(230)，其中所述输送管道(101)包括在所述收集器(235)下游的第一部分(101a)，和与所述第一部分(101a)连续并布置在所述蒸发器(232)上游的第二部分(101b)，并且所述辅助压缩机构件被布置为与所述第二部分(101b)并联，其中在所述第二部分(101b)中，进给阀(241a)被布置为在打开位置和关闭位置之间可移动，使得，当所述第一部分(101a)中的压力高于阀值时，所述辅助压缩机构件关闭并且所述进给阀(241a)处于打开位置，并且使得，当所述第一部分(101a)中的压力小于所述值时，所述辅助压缩机构件打开并且所述进给阀(241a)处于关闭位置，使得所述制冷剂通过所述辅助压缩构件输送到所述蒸发器(232)，这配合所述抽吸单元(233)用于进一步降低所述输送管道(101)的所述第一部分(101a)上的压力。

3.根据权利要求2所述的装置(230)，其中用于降低所述输送管道的所述第一部分(101a)上的所述制冷剂的压力的所述辅助压缩机构件包括真空产生设备(231)。

4.根据权利要求3所述的装置(230)，其中所述真空产生设备(231)通过三通阀(241c)与所述蒸发器(232)液压地连接，所述三通阀(241c)被布置为选择性地连接所述真空产生设备(231)与所述蒸发器(232)或抽取管(242)，以便引起所述真空产生设备(231)选择性地作为辅助压缩机构件或作为抽取构件工作，用于抽取不能再生但仍然残留在所述空气调节系统(200)中的所述制冷剂。

5.根据权利要求2所述的装置(230)，其中用于降低所述输送管道(101)的所述第一部分(101a)上的所述制冷剂的压力的辅助压缩机构件包括干式操作压缩机(243)，并且其中在所述干式操作压缩机(243)的上游，布置真空产生设备(231)以从用于回收制冷剂的所述装置(230)中抽取不能再生的制冷剂。

6.一种用于从空气调节系统(200)回收和再生制冷剂的方法，所述方法包括以下步骤：

——通过收集器(235)输送制冷剂进入回收和再生装置(230)，所述收集器(235)被布置为液压地连接所述装置(230)的输送管道(101)与所述空气调节系统(200)的高压分支和低压分支；

——从蒸发器(232)蒸发所述制冷剂的残余液体部分，所述蒸发器(232)被布置为分离所述制冷剂和杂质，获得朝向所述蒸发器(232)的上部蒸发上升的纯化制冷剂，和获得集中在所述蒸发器(232)的下部中的杂质；

——通过抽吸单元(233)引起所述制冷剂通过所述装置(230)的抽吸和循环，所述抽吸单元(233)通过所述蒸发器(232)与所述输送管道(101)液压连接；

——通过与所述抽吸单元(233)液压连接的冷凝器(232)冷凝从所述抽吸单元(233)出来的制冷剂；

——将由所述冷凝器(232)冷凝的制冷剂积累到与所述冷凝器(232)液压连接的容器(234)中；

其特征在于，引起所述制冷剂通过所述装置(230)的抽吸和循环的所述步骤由所述抽吸单元(233)结合辅助压缩机构件执行，所述辅助压缩机构件在所述蒸发器(232)的上游运行，并且增加所述制冷剂朝向所述蒸发器(232)的流动速率，用于辅助所述空气调节系统(200)中的所述制冷剂的渐进式压力降低。