CN106052225A - 回收制冷剂的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种空调维护系统包括限定出空调维护系统的总制冷剂接收量的多个管道和空隙，被配置为感测多个管道和空隙中的第一位置处的压力的压力传感器，可操作地连接到所述多个管道和空隙的压缩机，和控制器。控制器通过以下方式确定从制冷系统回收的制冷剂的量：从压力传感器获取对应于第一位置处的第一压力的第一压力信号；在感测第一压力之后，运行压缩机以从制冷系统回收制冷剂；在运行压缩机之后，从压力传感器获取对应于第一位置处的第二压力的第二压力信号；以及基于第一压力和第二压力信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。

Description

回收制冷剂的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请主张2014年12月30日提交的，名称为“System and Method forRecovering Refrigerant”的美国临时申请No.62/098,129的优先权，其公开内容通过整体引用结合于此。
技术领域
本公开内容主要涉及制冷系统，更特别地涉及制冷系统的制冷剂回收系统。
背景技术
空调系统现在在住宅、办公楼和诸如小汽车的各种交通工具中很常见。经过一段时间，这些系统中包含的制冷剂会减少和/或被污染。因此，为了保持空调系统的整体效率和功效，可以定期置换或再充注其中包含的制冷剂。
便携式推车，又称为回收，再循环，再充注(“RRR”)制冷剂维护推车或空调维护(“ACS”)单元，被用于与维护的制冷循环，如交通工具的空调单元相连。便携机包括联结到将被维护的制冷循环的软管。ACS单元运行，以回收来自交通工具空调单元的制冷剂，净化制冷剂，以及接着用回收的制冷剂或者来自制冷剂罐的新制冷剂的供给，再次充注系统。
在回收过程中，需要精确地测量从系统回收的制冷剂的量，目的在于查找系统失灵的可能原因，以及追踪使用的制冷剂的量。
典型的ACS单元被配置为，在常规回收之前，启动“清理”工序，以减少ACS单元在压缩机低压侧的制冷剂的量。该清理工序允许移除单元的高压和低压侧的绝大部分剩余制冷剂。在回收之前移除该制冷剂，接着再回收非常重要，这样制冷剂罐的初始重量和最终重量之间的差，为用户提供对回收的制冷剂量的精确确定。单元使用压缩机和电磁阀来移除在之前的工序中可能遗留下的任何剩余制冷剂。目前，ACS单元通过以下方式测量移除的制冷剂：读取单元的低压侧的压力传感器，同时使用压缩机和电磁阀将制冷剂抽出单元的低压侧，直到压力足够低，制冷剂的量可忽略不计为止。
然而，现有技术中清理工序的问题在于，不能把制冷剂的整体的量考虑在内。压缩机压缩从单元的低压侧吸出的制冷剂，并将制冷剂转移到单元的高压侧。在停用压缩机之后，ACS单元的高压侧的管道系统和空腔内剩余了少量、但是不能忽略不计的量的制冷剂。根据环境条件和清理工序之前的单元状态，剩余在单元的高压侧的制冷剂能够很大程度上影响确定的回收制冷剂的重量的精度。
另外，清理工序还需要ACS单元具有附加电磁阀和止回阀，以合理地执行清理工序，以及精确地确定回收的制冷剂。附加阀需要更多管道系统，电线和机构，所有这些都增加了ACS单元的初始和维护成本。此外，清理操作需要额外的时间去完成，在一些系统里增加了一分钟或更长的回收操作时长。
因此，需要的是，在使用更少阀的制冷剂回收工序中精确计算回收的制冷剂量的制冷剂回收单元。另外，理想的制冷剂回收单元在于，可以计算单元的管道系统和空腔内剩余制冷剂的量，且无需执行清理操作
发明内容
一种根据本公开内容的空调维护系统包括：多个管道和空隙，其限定出空调维护系统的总制冷剂接收容积；压力传感器，其被配置为感测所述多个管道和空隙中的第一位置处的压力；压缩机，其可操作地连接到所述多个管道和空隙；和控制器，其可操作地连接到压力传感器和压缩机。控制器包括处理器，处理器被配置为通过以下方式执行储存在存储器内的程序指令，以确定从制冷系统回收的制冷剂的量：从压力传感器获取对应于第一位置处的第一压力的第一压力信号；在感测第一压力之后，运行压缩机，以从制冷系统回收制冷剂；运行压缩机之后，从压力传感器获取对应于第一位置处的第二压力的第二压力信号；和基于第一压力信号和第二压力信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
在空调维护系统的一些实施例中，控制器被配置为执行程序指令，以通过以下方式确定从制冷系统回收的制冷剂的量：基于第一和第二压力信号，确定从运行压缩机之前到运行压缩机之后，管道和空隙中的制冷剂的质量变化量，和基于所确定的质量变化量确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
在进一步的实施例中，控制器被配置为执行程序指令，以基于下面的等式确定制冷剂的质量变化量：
Δ m = M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
其中，Δm是制冷剂的质量变化量，M是制冷剂的摩尔质量，V是流体地连接到第一位置的容积，R是通用气体常数，P2是第二压力，T2是与第二压力关联的第二温度，P1是第一压力，T1是与第一压力关联的第一温度。
在一个实施例中，空调维护系统还包括制冷剂储存容器，和被配置为感测制冷剂储存容器的重量的秤。控制器可操作地连接到秤，并且被配置为执行程序指令，以通过以下方式确定回收的制冷剂的量：在运行压缩机之前，从秤获取对应于制冷剂储存容器的第一重量的第一重量信号；在运行压缩机之后，从秤获取对应于制冷剂储存容器的第二重量的第二重量信号；和基于第一重量信号和第二重量信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
在空调维护系统的另一实施例中，控制器被配置为执行程序指令，以基于下面的公式确定从制冷系统回收的制冷剂的量：
W r e c = W 2 , i s v - W 1 , i s v - g M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
其中，Wrec是用重量表示的从制冷系统回收的制冷剂的量，W2，isv是制冷剂储存容器的第二重量，W1，isv是制冷剂储存容器的第一重量，g是重力常数。
在一些实施例中，空调维护系统还包括温度传感器，其被配置为感测空调维护系统的温度。控制器可操作地连接到温度传感器，并被配置为执行程序指令，以通过从温度传感器获取对应于第一温度的第一温度信号和从温度传感器获取对应于第二温度的第二温度信号，而确定回收的制冷剂的量。
在另一实施例中，所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分和连接到压缩机的低压侧的第二部分，空调系统还包括被配置为控制第一部分和第二部分之间的连接的阀。压力传感器被配置为感测第二部分内的压力，控制器可操作地连接到阀，并被配置为执行程序指令，以通过以下方式确定回收的制冷剂的量：在获取第一压力信号之前，操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力；和在运行压缩机之后，获取第二压力信号之前，操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力。
在又一实施例中，所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分和连接到压缩机的低压侧的第二部分，压力传感器被配置为感测第一部分内的压力。
在根据本公开内容的另一实施例中，一种运行空调维护系统以确定从制冷系统中回收的制冷剂的量的方法包括：用控制器从压力传感器获取对应于多个管道和空隙中的第一位置处的第一压力的第一压力信号，所述多个管道和空隙限定出了空调维护系统的总制冷剂接收容积；在传感器感测第一压力之后，利用控制器运行压缩机，以从制冷系统中回收制冷剂；在运行压缩机之后，用控制器从压力传感器获取对应于第一位置处的第二压力的第二压力信号；以及用控制器基于第一压力信号和第二压力信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
在一些实施例中，该方法还包括用控制器基于第一和第二压力信号，确定从运行压缩机之前到运行压缩机之后，管道和空隙内的制冷剂的质量变化量；和基于确定的质量变化量确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
在该方法的另一实施例中，基于下面的公式确定制冷剂的质量变化量：
Δ m = M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
其中Δm是制冷剂的质量变化量，M是制冷剂的摩尔质量，V是流体地连接到第一位置的容积，R是通用气体常数，P2是第二压力，T2是与第二压力关联的第二温度，P1是第一压力，T1是与第一压力关联的第一温度。
在又一实施例中，该方法还包括：从秤获取第一重量信号，秤被配置为感测制冷剂储存容器的重量，制冷剂储存容器可操作地连接到所述多个管道和空隙，第一重量信号对应于运行压缩机之前制冷剂储存容器的第一重量；从秤获取对应于运行压缩机之后制冷剂储存容器的第二重量的第二重量信号；以及基于第一重量信号和第二重量信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
在该方法的一些实施例中，基于以下等式确定从制冷系统回收的制冷剂的量：
W r e c = W 2 , i s v - W 1 , i s v - g M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
其中，Wrec是用重量表示的从制冷系统回收的制冷剂的量，W2，isv是第二重量，W1，isv是第一重量，g是重力常数。
在一个实施例中，该方法还包括：从温度传感器获取第一温度信号，温度传感器被配置为感测空调维护系统的温度，第一温度信号对应于第一温度；和从温度传感器获取对应于第二温度的第二温度信号。
在另一实施例中，该方法还包括：在获取第一压力信号之前，用控制器操作阀到打开位置，以使所述多个管道和空隙的与压缩机的高压侧连接的第一部分流体地连接至所述多个管道和空隙的与压缩机的低压侧的连接的第二部分，从而平衡第一部分和第二部分之间的压力。该方法还包括：在运行压缩机之后，获取第二压力信号之前，用控制器操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力。压力传感器被配置为感测第二部分内的压力。
在该方法的一些实施例中，所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分，和连接到压缩机的低压侧的第二部分，压力传感器被配置为感测第一部分内的压力。
在根据本公开内容的另一实施例中，一种空调维护系统包括：多个管道和空隙，其限定出空调维护系统的总制冷剂接收量；压力传感器，其被配置为感测所述多个管道和空隙中的第一位置处的压力；制冷剂储存容器；第一阀，其被配置为控制第一位置和制冷剂储存容器之间的流体连接；和压缩机，其可操作地连接到所述多个管道和空隙。控制器可操作地连接到压力传感器、压缩机和第一阀。控制器包括处理器，处理器被配置为执行储存在存储器内的程序指令，以通过以下方式从制冷系统回收制冷剂：从压力传感器获取对应于第一位置处的第一压力的第一压力信号；运行压缩机以从制冷系统回收制冷剂；操作第一阀到打开位置，以使第一位置与制冷剂储存容器流体地连接；利用压力传感器监测第一位置处的第二压力；以及当第二压力等于或大于第一压力时，操作第一阀到关闭位置。
在一个特殊实施例中，所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分，和连接到压缩机的低压侧的第二部分。空调系统还包括被配置为控制第一部分和第二部分之间的流体连接的第二阀，压力传感器被配置为感测第二部分内的压力。控制器可操作地连接到第二阀，并被配置为执行程序指令，以通过以下方式从制冷系统回收制冷剂：在获取第一压力信号之前，操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力；和在运行压缩机之后，操作第一阀到打开位置之前，操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力。
在另一实施例中，所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分，和连接到压缩机的低压侧的第二部分，压力传感器被配置为感测第一部分内的压力。
在又一实施例中，空调维护系统还包括被配置为感测制冷剂储存容器的重量的秤。控制器可操作地连接到阀，并被配置为执行程序指令，通过以下方式确定从制冷系统回收的制冷剂的量：在运行压缩机之前，从秤获取对应于制冷剂储存容器的第一质量的第一质量信号；在操作第一阀到关闭之后，从秤获取对应于制冷剂储存容器的第二质量的第二质量信号；以及基于第一质量信号和第二质量信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
附图说明
图1是根据公开内容的ACS系统的部分剖视正视图。
图2是连接到交通工具的图1的ACS系统的侧面透视图。
图3是图1的ACS系统的示意图，显示了回收操作之后的加压区域。
图4是图3的ACS系统的示意图，其中排油阀打开，以平衡ACS系统的低压侧和高压侧之间的压力。
图5是运行ACS系统以执行回收操作和准确确定回收的制冷剂的量的方法的流程图。
图6是运行ACS系统以执行回收操作和准确确定回收的制冷剂的量的另一方法的流程图。
具体实施方式
为了帮助理解此处描述的实施例的原理，附图以及下文记载的说明中设有参考标记。参考标记的目的不在于限制主题的范围。本公开内容还包括图示实施例的任何改变和改进，并且包括本文献所属领域普通技术人员可以想到的所描述实施例的原理的其它应用。
图1是根据本公开内容的空调维护(“ACS”)系统10的图示。ACS单元10包括制冷剂容器或内部储存容器(“ISV”)14，歧管块16，压缩机18，控制模块20和壳体22。控制模块20(此处也称为控制器)的外部包括由用户输入控制命令和向用户输出信息的输入/输出单元26。软管连接器30(图1中只显示了1个)从壳体22伸出，以连接维护软管，维护软管连接到空调(“A/C”)系统，帮助在ACS单元10和A/C系统之间转移制冷剂。
ISV14被配置为储存ACS系统10的制冷剂。可用在ACS系统10(又称ACS机或RRR单元)中的制冷剂的类型没有限制。因此，在不同的实施例中，ISV14被配置为容纳任何想要充注到A/C系统中的制冷剂。在一些实施例中，ISV14特别地被配置为容纳通常用在交通工具(例如，小汽车，卡车，船，飞机等)A/C系统中的一种或多种制冷剂，例如R-134a，CO2，或R1234yf。在一些实施例中，ACS单元具有被配置为储存不同制冷剂的多个ISV罐。
歧管块16通过一系列的阀、软管和管流体地连接到ISV14，压缩机18和软管连接器30。歧管块16包括被配置为在从交通工具中回收的制冷剂被储存在ISV14中之前在制冷剂回收操作期间对制冷剂进行过滤和净化的部件。
图2是图1中图示的连接到交通工具50的空调再充注系统10的一部分的图示。一个或多个维护软管34将交通工具50的A/C系统的入口和/或出口连接到ACS单元10的软管连接器30(显示在图1中)。
图3示意地图示了ACS系统10，其用于维护空调系统，如图2的交通工具50中的空调系统。ACS系统10包括歧管16，压缩机18，排油容器112，ISV14，和控制模块20。ISV14包括秤118，在一个实施例中，秤118是测压元件，被配置为感测ISV14的质量。
歧管16包括入口电磁阀124，具有安装有热交换器136的腔室132的系统油分离器128(也称作蓄液器)，过滤器和干燥器单元140，高压开关148，压缩机油分离器152，回收出口电磁阀180，回油电磁阀184，和排油电磁阀188。
蓄液器压力传感器192被配置为感测系统油分离器128内的压力，以及产生对应于系统油分离器128内的压力的电子信号。系统10还包括：高压侧压力传感器194，其被配置为感测系统中压缩机18的高压侧上的压力；高压侧温度传感器196，其被配置为感测系统中压缩机18的高压侧上的温度；和环境温度传感器198，其被配置为感测ACS系统10的外侧的环境温度。在图示的实施例中，高压侧压力传感器和温度传感器194，196连接到压缩机油分离器152，但是在其它实施例中，传感器可以位于压缩机18的高压侧的其它区域。另外，一些ACS系统可能没有包括所有的传感器192，194，196，198，而是例如可以仅包括系统油分离器128中的压力传感器192，或者仅包括压缩机油分离器152中的压力传感器194。
歧管16还包括被限定在歧管块中以将歧管16的各种部件与压缩机18、排油容器112和ISV14连接的各种连接管路。为了简单图示，形成这些连接器和管道系统的、歧管16内的管路和歧管16外延伸的管路在此被称为连接管线、流动管线、或管线，但是读者应该意识到可以以任何适合的方式形成部件之间的流体连接，并且可以包括管道(pipe)、软管和管的任何组合。容纳有制冷剂的ACS系统10的整体容积由多个管路和空隙限定出。
系统10包括制冷剂输入管线200，其被配置为由入口阀124打开和关闭。制冷剂输入管线200被配置为接收一般来自被维护的交通工具(例如，交通工具50)的制冷剂，并被连接到系统油分离器128的入口。系统油分离器128的出口连接到压缩机低压侧管线204，压缩机低压侧管线204借助过滤器和干燥器单元140将系统油分离器128流体地连接到压缩机18的低压侧中。
压缩机高压侧管线208将压缩机18的高压侧210流体地连接到压缩机油分离器152，高压开关148被连接到压缩机高压侧管线208。压缩机油分离器152通过压缩机油分离器出口管线212流体地连接至系统油分离器128中的热交换器136，回收出口电磁阀180通过回收出口管线216控制热交换器136的出口与ISV14之间的流体连接。
回油电磁阀184打开和关闭压缩机油分离器152和压缩机18回油口218之间通过压缩机回油管线220进行的流体连接，使从压缩机油分离器152中的制冷剂分离出来的油返回压缩机18。
排油管线224将系统油分离器128连接到排油容器112，以使系统油分离器128中分离出的油储存在排油容器112内，排油电磁阀188被配置为打开和关闭系统油分离器128和排油容器112之间的流体连接。
控制器20可操作地连接到系统油分离器压力传感器192，压缩机18，入口电磁阀124，回收出口电磁阀180，回油电磁阀184，和排油电磁阀188。控制器20被配置为选择性地启动电磁阀124，180，184，188，以及压缩机18。系统油分离器压力传感器192和高压侧压力传感器194被配置为：分别向控制器20传送指示系统油分离器128内的和压缩机油分离器152内的压力的信号。高压侧温度传感器196和环境温度传感器198被配置为：分别向控制器20传送代表压缩机油分离器152内的温度和环境温度的电子信号。
借助于控制器20执行各个部件的操作和控制以及ACS系统10的功能。控制器20用执行程序指令的普通或专用可编程处理器来执行。执行编程的功能需要的指令和数据储存在与控制器20关联的存储单元中。处理器、存储器、接口电路使控制器20被配置为执行上述功能和下文所述工序。这些部件设置在印刷电路板上，或设置成为专用集成电路(ASIC)中的电路。在一些实施例中，每个电路用单独的处理器执行，而在其它实施例中，多个电路在同一处理器上执行。可替换的，在另外的实施例中，多个电路由VLSI电路中设置的分立元件或电路执行。在各种实施例中，此处描述的电路由处理器、ASIC、分立元件或VLSI电路的组合执行。
在制冷剂回收操作中，操作者将ACS机10连接到空调系统(如图2中显示的交通工具50的空调系统)的维护端口。为了开始回收操作，控制器20启动一系列的阀，包括回收进口阀124，以打开从空调系统到入口管线200的路径。压缩机18被启动，通过输入管线200将空调系统内的制冷剂抽到系统油分离器128的腔室132中，在那里，来自热交换器136的热量使制冷剂蒸发。
在空调系统的正常使用中，制冷剂中一般会携带少量的系统油。系统油的沸点高于制冷剂的，因此保持液体状态，并在重力作用下掉落到系统油分离器腔室132的底部，而回收的制冷剂在系统油分离器128中蒸发。系统油在系统油分离器腔室132的底部聚集，直到在排油工序中打开系统排油电磁阀188，使系统油通过排油口176和系统排油管线224流入系统油容器112。
在回收操作期间，压缩机18产生的负压使制冷剂蒸汽移动离开系统油分离器128的腔室132，进入过滤器和干燥器单元140，移除制冷剂中存在的水分和其它污染物。制冷剂蒸汽继续通过压缩机低压侧管线204进入压缩机18的低压侧206。压缩机18压缩制冷剂，提升制冷剂的温度，并迫使制冷剂离开压缩机18的高压侧210，并且经过高压开关148流经压缩机高压侧管线208，高压开关148被配置为：在压缩机18的下游压力超过阈值时停用压缩机18，防止压缩机18下游的部件内的压力过大。在流经压缩机18的过程中，制冷剂的温度显著提升，从而压缩机高压侧管线208内的制冷剂比进入系统的制冷剂温度高。
然后，被加热和加压的制冷剂进入压缩机油分离器152。随着制冷剂进入压缩机油分离器152，流经压缩机18过程中，制冷剂携带的压缩机油从蒸汽态制冷剂中分离出来。压缩机油留在压缩机油分离器152中，而制冷剂蒸汽流入压缩机油分离器出口管线212，并移动进入位于系统油分离器128中的热交换器136内。制冷剂流经热交换器136时的温度仍高于进入系统油分离器128的制冷剂的温度，因此，如上所述，将热量传递到系统油分离器腔室132，以帮助蒸发进入系统的制冷剂。制冷剂流经回收出口管线216和打开的回收出口电磁阀180，进入ISV14，在那儿制冷剂被储存，以接下来被再充注到空调系统中。
在制冷制回收操作结束时，电磁阀124，180，184和188都处于它们各自的关闭位置，如图3中所示，将歧管块16中的部件与空调系统和ISV14隔离。输入管线200，系统油分离器128的腔室132，压缩机低压侧管线204，以及过滤器和干燥器单元140都处于真空压，因为这些部件都位于压缩机18的低压侧。压缩机高压侧管线208，压缩机油分离器152，压缩机油分离器出口管线212，热交换器136，回收出口管线216，和回油电磁阀184的压缩机油分离器152一侧上的压缩机回油管线220部分都被加压(图3中用粗线图示)，因为这些部件在压缩机18的高压侧。压缩机18的加压侧的部件保留一定量的加压制冷剂，这部分制冷剂可以根据罐压，温度，管线管的限制和其它变量而变化。由于ISV秤118仅测量ISV14的重量，因此ISV秤118不能测量保留在系统内的制冷剂的重量。
控制器20被配置为计算保留在系统10内的制冷剂的量，以便可以精确地确定从系统回收的制冷剂的总量。
控制器20使用理想气体定律计算系统内压缩机18高压侧的制冷剂的体积。根据理想气体定律，
P*V＝n*R*T
其中P是绝对压力，V是体积，n是气体的摩尔量，R是通用气体常数，T是温度。压力(P)和温度(T)分别由高压侧压力传感器194和高压侧温度传感器196测量。R是常数，高压侧的体积(V)对于特定ACS系统是已知量。因此，控制器20被配置为解出理想气体定律中的气体的量，并将该量转化成质量或重量。
除了存储由秤18感测的ISV14的质量，控制器20还在回收操作之前和之后执行该计算。控制器20被配置为：通过从回收工序之后的ISV14重量中减去回收工序之前的ISV14的重量来确定回收的制冷剂的总量，并通过加上回收工序之前和之后系统部件和管路系统内的制冷剂重量之差来修正该数值。
在一个实施例中，控制器20被配置为：分别从高压侧压力传感器194和高压侧温度传感器196获取对应于系统的高压侧上的压力和温度的信号。系统10的高压侧的容积被储存在与控制器20关联的存储器中，并被调出以计算保留的制冷剂的量。然后，控制器20被配置为通过解出理想气体定律中的气体的量来确定制冷剂的摩尔数：
n = P V R T
为了解出气体的质量，用摩尔数乘以气体的摩尔质量(M)。因而，最终计算保留的制冷剂的质量(m)的等式变为：
m = M P V R T
摩尔质量对于特定制冷剂而言是个常数，特定ACS系统的高压侧容积是常数。因此，等式可以简化为：
m = k P T
其中k代表MV/R，对于使用特定制冷剂的特定ACS系统，这是个常数。
在一个实施例中，系统的高压侧的温度被估算或假定为常数，而不是获取对应于系统的高压侧的温度的信号。这种实施例可以不包括高压侧温度传感器，从而减少ACS系统的整体成本。
在另一实施例中，例如不包括系统的高压侧中的温度传感器或压力传感器的实施例中，系统油分离器128内的压力传感器192感测的压力被用在理想气体定律中。控制器20被配置为：从与控制器20关联的存储器中，调出对应于ACS系统10的高压和低压侧的管道和空腔的组合容积的数据。然后，控制器20被配置为打开回油电磁阀184，如图4中所示。压缩机回油管线220借助压缩机高压侧管线208和压缩机油分离器152连接到压缩机18的高压侧，并借助压缩机18内回油口218和低压侧206之间的连接而连接到压缩机18的低压侧。打开回油电磁阀184，从而通过压缩机回油管线220，将加压的制冷剂从压缩机18的高压侧转移到低压侧，平衡压缩机18的高压侧210和低压侧206之间的压力。
一旦压力平衡了，控制器20从压缩机油分离器128中的压力传感器192获取信号。在没有任何温度传感器的实施例中，控制器20从与控制器20关联的存储器中调出假定温度值。在具有环境温度传感器198的实施例中，温度读取值从环境温度传感器198中获得，并被用作理想气体定律计算中高压侧的温度近似值。在一些实施例中，控制器20被配置为将环境温度修正预设的量，以计及由制冷剂在回收操作中被压缩时产生的热。
图5图示了用于操作制冷剂回收系统(例如图3的ACS系统10)以从制冷系统(例如空调回路)回收制冷剂的方法500。制冷剂维护系统的控制器包括处理器，处理器被配置为执行储存在与控制器关联的存储器内的程序指令，以实施方法500。
方法500开始于控制器操作回油阀184打开(框504)。系统的高压管道系统和部件中的加压制冷剂，经回油管线流入压缩机18的低压侧上的ACS系统10管道系统和部件。然后，控制器20从ACS系统10的低压侧中的压力传感器192获取信号，该信号例如代表系统油分离器128中的压力。信号数据被储存在存储器中，控制器20评价处理储存在存储器中数据，以确定ACS系统10中的压力是否稳定(框508)。如果ACS系统10中的压力尚不稳定，则控制器20重复框508，继续监测压力直到压力稳定为止。
一旦ACS系统10中的压力已经稳定，控制器20从压力传感器192中获取ACS系统10内的初始压力，并把初始压力储存在存储器中(框512)。控制器20还从ISV秤118获取ISV14的初始重量，并把初始重量储存在存储器中(框516)。在一些实施例中，控制器20进一步被配置为从ACS系统10中的温度传感器196或198获取初始温度信号，并把初始温度值储存在存储器中。接着控制器20被配置为执行回收工序，以回收和净化来自ACS系统10所连接到的空调系统的制冷剂(框520)。
在完成制冷剂的回收之后，ACS系统10在压缩机18的高压侧210的部分包括一定量的加压制冷剂，而ACS系统10在压缩机18的低压侧206的部分处于真空压。控制器20操作回油电磁阀打开(框524)，以再次平衡ACS系统10的低压和高压侧之间的压力。控制器20从系统的低压侧中的压力传感器192获取信号，将信号数据储存在存储器中，并评价处理存储器内储存的数据，以确定ACS系统10内的压力是否稳定(框528)。如果ACS系统10内的压力尚不稳定，则控制器重复框528，继续监测压力，直到压力稳定为止。
一旦ACS系统10内的压力已经稳定，控制器20从压力传感器192获取ACS系统10内的最终压力，最终压力被储存在存储器中(框532)。控制器20还从ISV秤118获取ISV14的最终重量，并将最终重量储存在存储器中(框536)。在一些实施例中，控制器20被进一步被配置为从ACS系统10内的温度传感器196或198获取最终温度信号，并将最终温度值储存在存储器中。
控制器20被配置为用理想气体定律计算ACS系统10的管道系统和空腔内的制冷剂质量变化量(框540)。基于储存在存储器内的系统内管道系统和空腔的已知容积(V)，系统内的测量压力(P)，由温度传感器测量的或被假定为常数并也储存在存储器中的温度值(T)，以及储存在存储器中的理想气体常数(R)，控制器被配置为使用理想气体定律解出理想气体定律而得出制冷剂的量(n)：
P*V＝n*R*T
解出n：
n = P V R T
如上所述，为了解出气体的质量，摩尔数要乘以气体的摩尔质量(M)。因而，最终保留的制冷剂的质量的等式变成：
m = M P V R T
特定制冷剂的摩尔质量是常数，特定ACS系统的高压侧的容积是常数。因此，等式可以简化为：
m = k P T
其中，k代表MV/R，其对于使用特定制冷剂的特定ACS系统而言是常数。
控制器20被配置为第一次执行该计算时，使用初始压力(P1)以及(如果测量了的话)初始温度(T1)，第二次执行该计算时，使用最终压力(P2)以及(如果测量了的话)最终温度(T2)。因此，系统的管道系统和空腔内的质量变化量(Δm)为：
Δ m = m 2 - m 1 = k ( P 2 T 2 - P 1 T 1 ) = M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
为了将质量变化量(Δm)转化成重量，质量变化量(Δm)要乘以重力常数(g)。系统的管道系统和空腔内的制冷剂最终重量变化量(ΔWref)可以表示成：
ΔW r e f = g M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
控制器20从最终重量中减去初始重量，以确定系统的管道系统和空腔中制冷剂的重量变化量。控制器被配置为：通过从最终ISV重量(W2，isv)中减去初始ISV重量(W1，isv)，以及加上系统的管道系统和空腔中的重量变化量(ΔWref)来计算制冷剂的总量(框544)。最终值是回收工序过程中从空调系统回收的制冷剂总量(Wrec)：
W r e c = W 2 , i s v - W 1 , i s v - ΔW r e f = W 2 , i s v - W 1 , i s v - g M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
读者应该意识到的是，虽然上述过程确定回收的制冷剂的重量，但是回收的制冷剂的质量可使用相同的过程来计算，只是要用感测的ISV的重量除以重力常数转化为质量，而不是制冷剂的质量乘以重力常数。
图6图示了操作制冷剂回收系统，例如图3的制冷剂维护系统10，以执行制冷剂回收操作的另一方法600，其中，不用进行补偿计算，即可补偿ACS系统的管道系统和空腔内保留的制冷剂。制冷剂维护系统的控制器包括处理器，处理器被配置为执行储存在与控制器关联的存储器中的程序指令以实施方法600。
方法600开始于控制器操作回油阀184打开(框604)。ACS系统10的高压管道系统内的加压制冷剂经回油管线流入ACS系统10的低压侧的管道系统和空腔中。然后，控制器20从ACS系统10的低压侧中的压力传感器192获取信号，例如，系统油分离器128中的压力，将信号数据储存在存储器中，并评价处理存储器中储存的数据，以确定ACS系统10内的压力是否稳定(框608)。如果ACS系统10中的压力尚不稳定，则控制器20重复框608，继续监测ACS系统10内的压力，直到压力稳定为止。
接下来，控制器20评价处理压力值，以确定ACS系统10内的压力是否是储存在与控制器关联的存储器内的目标压力(框612)。如果压力不是初始目标压力，则控制器20被配置为打开回收出口阀180(框616)，从而允许ISV14内的加压制冷剂流回ACS系统10的管道系统和空腔内。控制器监测来自压力传感器192的压力信号，并评价处理ACS系统10内的压力是否升高到目标压力(框602)。如果压力不是目标压力，则控制器20接着继续监测和评价处理压力信号(框620)。一旦压力信号达到目标压力，控制器20操作回收出口阀180关闭，阻止制冷剂从ISV14流入ACS系统10的管道系统和空腔(框624)。
控制器20从ISV秤118获取代表ISV14的初始重量的初始重量读取值，并将初始重量值储存在存储器中(框628)。然后，控制器20被配置为执行回收工序，以回收和净化来自ACS系统10所连接到的空调系统中的制冷剂(框632)。
在完成回收工序后，ACS系统10在压缩机高压侧的部分被加压，且包括一定量的制冷剂，而ACS系统10在压缩机的低压侧上的部分处于真空压。控制器20打开回油电磁阀184(框636)，以平衡ACS系统10的低压侧和高压侧之间的压力。然后控制器20从系统的低压侧中的压力传感器192获取信号，将信号数据储存在存储器中，并评价处理存储器中储存的数据，以确定ACS系统10内的压力是否稳定(框640)。如果ACS系统内的压力尚不稳定，则控制器20重复框640，以继续监测ACS系统10内的压力，直到压力稳定为止。
接下来，控制器确定ACS系统10内的压力是否是目标压力(框644)。如果压力不是初始目标压力，则控制器20被配置为操作回收出口阀180打开(框648)，从而允许ISV14内的加压制冷剂流回ACS系统10的管道系统和空腔中。控制器20监测从压力传感器接收到的压力信号，并评价处理ACS系统10内的压力是否已经升高到目标压力(框652)。如果压力不是目标压力，则控制器20继续监测和评价处理压力信号(框652)。一旦压力信号指示ACS系统10内的压力已经达到目标压力，则控制器20操作回收出口阀180关闭(框656)，并从ISV秤118获取ISV14的最终重量。然后将ISV14的最终重量储存在存储器中(框660)。
由于回收工序之前和之后，ACS系统10内的压力都等于目标压力，因此可以假设ACS系统的管道系统和部件内的制冷剂的重量在回收工序过程中没有变化。因此，IS14V的重量变化量代表了回收的制冷剂的总量，不需要对保留在ACS系统10的管道系统和空腔内的制冷剂进行修正。因而，控制器20将计算得到的ISV14的最终重量和ISV14的初始重量之间的差作为回收操作期间回收的制冷剂总量(框664)。
此处描述的ACS系统10和运行ACS系统10的方法，不需要清理工序来精确确定回收制冷剂的量。因此，ACS系统不需要清理工序特有的止回阀和控制电磁阀，减少了ACS系统10的整体成本和复杂性。另外，此处描述的ACS系统10和方法无需清理系统就可执行回收操作，这使得整个制冷剂回收操作执行的时间更少。在一些例子中，例如，此处描述的ACS系统10和方法减少了完成制冷剂回收操作需要的时间约1分钟。
将要意识到的是，上文所述的变体和其它特征和功能，或其替换，可理想地被结合到任何其它不同系统，应用或方法中。本领域的普通技术人员可由此做出目前没有预见或预期的各种替换，改进，变体或改良，这些都将被覆盖在上述公开内容中。
公开内容一方面提供了一种运行空调维护系统以确定从制冷系统回收的制冷剂的量的方法，包括：用控制器从压力传感器获取对应于多个管道和空隙中的第一位置处的压力的第一压力信号，所述多个管道和空隙限定出了空调维护系统的总制冷剂接收容积；在压力传感器感测第一压力之后，利用控制器运行压缩机，以从制冷系统回收制冷剂；在运行压缩机之后，用控制器从压力传感器获取对应于第一位置处的第二压力的第二压力信号；和用控制器基于第一压力信号和第二压力信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
在优选的实施例中，该方法还包括：用控制器基于第一和第二压力信号，确定运行压缩机之前到运行压缩机之后管道和空隙中的制冷剂的质量变化量；和基于所确定的质量变化量确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
在优选的实施例中，基于以下等式确定制冷剂的质量变化量：
Δ m = M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
其中：
Δm是制冷剂的质量变化量，
M是制冷剂的摩尔质量，
V是流体地连接到第一位置的容积，
R是通用气体常数，
P2是第二压力，
T2是与第二压力关联的第二温度，
P1是第一压力，
T1是与第一压力关联的第一温度。
在优选的实施例中，该方法还包括：从秤获取第一重量信号，秤被配置为感测可操作地连接到所述多个管道和空隙的制冷剂储存容器的重量，第一重量信号对应于运行压缩机之前制冷剂储存容器的第一重量；从秤获取对应于运行压缩机之后制冷剂储存容器的第二重量的第二重量信号；和基于第一重量信号和第二重量信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
在优选的实施例中，基于以下等式确定从制冷系统回收的制冷剂的量：
W r e c = W 2 , i s v - W 1 , i s v - g M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
其中：
Wrec是用重量表示的从制冷系统回收的制冷剂的量，
W2，isv是第二重量，
W1，isv是第一重量，
g是重量常数。
在优选的实施例中，该方法还包括：从温度传感器获取第一温度信号，该温度传感器被配置为感测空调维护系统的温度，第一温度信号对应于第一温度；和从该温度传感器获取对应于第二温度的第二温度信号。
在优选的实施例中，该方法还包括：在获取第一压力信号之前，用控制器操作阀到打开位置，以使所述多个管道和空隙的与压缩机的高压侧连接的第一部分流体地连接至所述多个管道和空隙的与压缩机的低压侧的连接的第二部分，以平衡第一部分和第二部分之间的压力；和在运行压缩机之后，获取第二压力信号之前，用控制器操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力，其中，压力传感器被配置为感测第二部分中的压力。
在优选的实施例中，所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分，和连接到压缩机的低压侧的第二部分，压力传感器被配置为感测第一部分内的压力。
公开内容另一方面提供了一种空调维护系统，包括：多个管道和空隙，其限定出空调维护系统的总制冷剂接收量；压力传感器，其被配置为感测所述多个管道和空隙中的第一位置处的压力；制冷剂储存容器；第一阀，其被配置为控制第一位置和制冷剂储存容器之间的流体连接；压缩机，其可操作地连接到所述多个管道和空隙；和控制器，其可操作地连接到压力传感器、压缩机和第一阀，所述控制器包括处理器，处理器被配置为执行储存在存储器内的程序指令以通过以下方式从制冷系统回收制冷剂：从压力传感器获取对应于第一位置处的第一压力的第一压力信号；运行压缩机以从制冷系统回收制冷剂；操作第一阀到打开位置，以将第一位置流体地连接到制冷剂储存容器；利用压力传感器监测第一位置处的第二压力；以及当第二压力等于或大于第一压力时，操作第一阀到关闭位置。
在优选的实施例中，所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分和连接到压缩机的低压侧的第二部分，空调系统还包括第二阀，第二阀被配置为控制第一部分和第二部分之间的流体连接，压力传感器被配置为感测第二部分中的压力，控制器可操作地连接到第二阀，并被配置为执行程序指令以通过以下方式从制冷系统回收制冷剂：在获取第一压力信号之前，操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力，和在运行压缩机之后，操作阀到打开之前，操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力。
在优选的实施例中，所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分和连接到压缩机的低压侧的第二部分，且压力传感器被配置为感测第一部分中的压力。
在优选的实施例中，该系统还包括：被配置为感测制冷剂储存容器的重量的秤，其中，控制器可操作地连接到阀，并被配置为执行程序指令，以通过以下方式确定从制冷系统回收的制冷剂的量：在运行压缩机之前，从秤获取对应于制冷剂储存容器的第一质量的第一质量信号；在操作第一阀到关闭之后，从秤获取对应于制冷剂储存容器的第二质量的第二质量信号；以及基于第一质量信号和第二质量信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。

Claims (8)

1.一种空调维护系统，包括：
多个管道和空隙，其限定出空调维护系统的总制冷剂接收容积；
压力传感器，其被配置为感测所述多个管道和空隙中的第一位置处的压力；
压缩机，其可操作地连接到所述多个管道和空隙；和
控制器，其可操作地连接到压力传感器和压缩机，所述控制器包括处理器，所述处理器被配置为通过以下方式执行储存在存储器内的程序指令，以确定从制冷系统回收的制冷剂的量：
从压力传感器获取对应于第一位置处的第一压力的第一压力信号；
在感测第一压力之后，运行压缩机，以从制冷系统回收制冷剂；
运行压缩机之后，从压力传感器获取对应于第一位置处的第二压力的第二压力信号；和
基于第一压力信号和第二压力信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，控制器被配置为执行程序指令，以通过以下方式确定回收的制冷剂的量：
基于第一和第二压力信号，确定从运行压缩机之前到运行压缩机之后，管道和空隙中的制冷剂的质量变化量，和
基于所确定的质量变化量确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，控制器被配置为执行程序指令，以基于以下等式确定制冷剂的质量变化量：
Δ m = M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
其中：
Δm是制冷剂的质量变化量，
M是制冷剂的摩尔质量，
V是流体地连接到第一位置的容积，
R是通用气体常数
P2是第二压力，
T2是与第二压力关联的第二温度，
P1是第一压力，和
T1是与第一压力关联的第一温度。
4.根据权利要求3所述的系统，还包括：
制冷剂储存容器，和
被配置为感测制冷剂储存容器的重量的秤，
其中，控制器可操作地连接到秤，并被配置为执行程序指令，以通过以下方式确定回收的制冷剂的量：
在运行压缩机之前，从秤获取对应于制冷剂储存容器的第一重量的第一重量信号，
在运行压缩机之后，从秤获取对应于制冷剂储存容器的第二重量的第二重量信号，
基于第一重量信号和第二重量信号确定从制冷系统回收的制冷剂的量。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，控制器被配置为执行程序指令，以基于以下等式确定从制冷系统回收的制冷剂的量：
W r e c = W 2 , i s v - W 1 , i s v - g M V R ( P 2 T 2 - P 1 T 1 )
其中：
Wrec是用重量表示的从制冷系统回收的制冷剂的量，
W2，isv是制冷剂储存容器的第二重量，
W1，isv是制冷剂储存容器的第一重量，以及
g是重力常数。
6.根据权利要求3所述的系统，还包括：
温度传感器，其被配置为感测空调维护系统的温度，
其中，控制器可操作地连接到温度传感器，并被配置为执行程序指令，以通过以下方式确定回收的制冷剂的量：
从温度传感器获取对应于第一温度的第一温度信号，以及
从温度传感器获取对应于第二温度的第二温度信号。
7.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分和连接到压缩机的低压侧的第二部分，
空调系统还包括被配置为控制第一部分和第二部分之间的连接的阀，
压力传感器被配置为感测第二部分中的压力，且
控制器可操作地连接到阀，并被配置为执行程序指令，以通过以下方式确定回收的制冷剂的量：
在获取第一压力信号之前，操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力，和
在运行压缩机之后，获取第二压力信号之前，操作阀到打开位置，以平衡第一部分和第二部分之间的压力。
8.根据权利要求1所述的系统，其中：
所述多个管道和空隙包括连接到压缩机的高压侧的第一部分和连接到压缩机的低压侧的第二部分，并且
压力传感器被配置为感测第一部分中的压力。
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