CN1187608A - 空调设备的制冷机油回收方法 - Google Patents

Abstract

一种空调设备的制冷机油回收方法,空调设备是利用压缩机、热源侧热交换器、减压装置、若干个使用侧热交换器构成循环制冷剂及制冷机油的混合体的制冷循环,把构成该制冷循环的机器分成热源侧单元和若干个使用侧单元,其特征在于:把预定的上述若干个使用侧单元分成若干个组,每当上述空调设备达到预设的条件状态时,便分别逐组地、顺序地对包含于各组的使用侧单元进行回收制冷机油的运转。

Description

空调设备的制冷机油回收方法

本发明涉及空调设备的制冷机油回收方法，即在运转用压缩机使HFC制冷剂和制冷机油的混合体循环而构成制冷循环过程中，当出现从压缩机中与制冷剂一同排出的制冷机油粘附在制冷循环中的制冷剂配管或热源侧热交换器、使用侧热交换器等热交换器的内壁上造成压缩机内存在的制冷机油减少时，能够在短时间内准确地进行回收制冷机油的回收运转。

一般的空调设备是利用制冷剂配管连接装配有压缩机、储液器、热源侧热交换器等的室外侧单元和装载有使用侧热交换器、膨胀阀等的室内侧单元构成制冷循环，并在该制冷循环中循环制冷剂和制冷机油的混合体。

该混合体在从室外侧单元流入室内侧单元经由使用侧热交换器进行热交换(凝缩作用或蒸发作用)并回收到储液器后，被压缩机再次吸入，但是，由于室外侧单元和室内侧单元之间的高低差、长配管及制冷剂对制冷机油的溶解度的影响，会导致制冷机油粘附并残留在制冷剂配管的内壁或使用侧热交换器内等而不能被回收到储液器。

因此，在类于在屋顶上设置室外侧单元的空调设备中，应该避免压缩机内制冷机油的存在量低于需要量，故目前的空调设备大多是采用按规定的时间间隔进行回收制冷机油运转的控制。

制冷机油的回收运转是通过如让起减压装置作用的室内侧单元的膨胀阀全部打开(或者对应室内侧单元的能力较正常冷暖气设备运转时加大张开度)，以最大能力运转压缩机来进行。

亦即，通过以高输出功率让压缩机运转来增大制冷剂和制冷机油混合体对室内侧单元的供给量，由此提高制冷剂配管中的混合体的流速，边冲刮掉粘附在制冷剂配管内壁等上的制冷机油边进行制冷机油的回收。

然而，制冷剂对制冷机油的溶解度因制冷剂种类而异，在制冷剂溶解度低的情况(相容性不好的情况)下，制冷机油的黏度上升。例如，HFC制冷剂对制冷机油的溶解度比CFC、HCFC制冷剂对制冷机油的溶解度要低，如果用同一制冷机油的话，制冷剂配管中制冷机油的黏度要比CFC、HCFC制冷剂的情况有所上升。为此，要回收粘附在制冷剂配管上的制冷机油就要求有更大的制冷剂流速。

另一方面，在一台室外侧单元上连接有多台室内侧单元即所谓的多类型空调设备中，因为制冷剂配管长而复杂，且制冷机油的量要根据压缩机的最大能力来确定，所以，一般而言，相对制冷剂其制冷机油变少，利用回收运转有效地回收制冷机油就非常重要。

通常，在这样的多类型空调设备中，实际状况的设计是多个室内侧单元的能力的总和比室外侧单元的压缩机能力要大，对此主要是根据下述的理由。

即室内的空调负荷在一天中是变化的，例如考虑制冷的情况，因为早晨时阳光直射，东侧的房间负荷增大，而下午则是西侧的房间负荷增大，所以与整个室内负荷的总和相匹配地选定室外侧单元的能力，可以降低设备成本及减少室外侧单元的设置空间。

因此，在将粘附在连接室外侧单元和室内侧单元的制冷剂配管或室内侧单元内的机器上的制冷机油回收到室外侧单元(压缩机)时，例如，是全部打开所有室内侧单元的膨胀阀，以最大能力运转压缩机，但如果使用的是HFC制冷剂，则恐怕不能得到各室内侧单元的额定能力所需要的制冷剂循环量，即不能得到需要的制冷剂流速，而无法进行制冷机油的完全回收。

本发明是鉴于上述状况而进行的工作，本工作的目的就是要提供能够在短时间内准确地对粘附在制冷剂配管的内壁等上的制冷机油的进行回收的空调设备及其制冷机油的回收方法。

为此，根据本发明的第一方面，使用带有室外侧单元和接收由该室外侧单元所供给的制冷剂的多个室内侧单元，并由多条制冷剂配管连接这些室外侧单元和室内侧单元的空调设备；在进行从上述室内侧单元或上述制冷剂配管等把制冷机油回收到室外侧单元的回收运转时，采用把上述多个室内侧单元分成若干个室内侧单元组，逐个室内侧单元组地进行制冷剂的回收运转的制冷剂回收方法。

此外，根据本发明的第二方面，在制冷剂的回收运转中，制冷剂和制冷机油的混合体在室内侧热交换器(特别是使用侧热交换器)流动的流速要保持在规定值以上。

根据本发明第三方面，在制冷循环中使用的制冷剂是HFC制冷剂。

根据本发明第四方面，各个组的使用侧单元的台数在进行制冷机油回收的运转时是能够保证上述混合体的流速保持在规定值以上的台数。

图1是本发明的一个实施形态的空调设备制冷循环图。

图2是本发明的适用于多类型空调设备的一例的模块图。

图3是对应配管孔径使压缩机能力变化时的制冷剂流速变化的图表。

图4是油回收运转流程图。

下面，根据图面说明本发明的一个实施形态。

图1是涉及本发明的空调设备的制冷循环图。如图1所示那样，空调设备是在一台室外侧单元11上连接若干台室内侧单元12a～12c的多类型空调设备。

在室外侧单元11上装配有储液器13、压缩机14、四通阀15、热源侧热交换器16、储蓄罐等；在各个室内侧单元12a～12c上装配有使用侧热交换器19a～19c和电动膨胀阀20a～20c等。

并且，室外侧单元11及室内侧单元12a～12c内的各机器之间通过制冷剂配管相互连接，以使制冷剂(R410A、R410B、R407C之类的HFC制冷剂或HC制冷剂)和制冷机油(醚系列、脂系列等)的混合体可以在其中循环，并由此形成制冷循环。

图1中所示的空调设备在制冷运转时，从室外侧单元11的压缩机14排出的高温高压的气体制冷剂，如虚线箭头所示的那样，通过四通阀15流入热源侧热交换器16中。该气体制冷剂在热源侧热交换器16内凝缩并成为液体制冷剂后，一度储存在储蓄罐101中，此后经由制冷剂配管到达各室内侧单元12a～12c，经电动膨胀阀20a～20c控制流量后，被提供给使用侧热交换器19a～19c。

该液体制冷剂在使用侧热交换器19a～19c内蒸发，被提供给被调节的室内冷却后，经由制冷剂配管、四通阀15、储液器13环流至压缩机14。另外，在供暖运转时，如实线箭头所示的那样，在同制冷运转的相反的方向上循环制冷剂。即形成从压缩机14排出的高温高压的气体制冷剂通过四通阀15、室内侧单元的使用侧热交换器、电动膨胀阀到达储蓄罐，再通过热源侧热交换器16、储液器13重新回到压缩机14的循环。

还有，压缩机14上设置有检测压缩机内制冷机油液面的传感器102(随油面上下的浮标等等)。

此外，虽然在图1示出的是有3台室内侧单元12a～12c，但室内侧单元的台数并非仅限于此。

现在，我们来考虑图2所示那样的多类型空调设备的模型。在该空调设备上使用的是HFC制冷剂，对具有5马力(制冷能力：约14kW)能力的室外侧单元21用制冷剂配管连接第1～第4共4台室内侧单元22a～22d构成制冷循环。

在各室内侧单元22a～22d上分别设置有控制制冷剂流量的电动膨胀阀23a～23d。设第1～第3室内侧单元22a～22c的最大输出各为1马力(制冷能力：约2.8kW)，第4室内侧单元22d的最大输出为3马力(制冷能力：约8kW)。

图2中制冷时及制冷机油的回收运转时的制冷剂的流动方向用虚线箭头表示，考虑其吸入管的管径和流经此处所需要的制冷剂的量(最大能力)做下面设定。

各自直接连接1马力的第1～第3室内侧单元22a～22c的制冷剂配管(配管序号(1)～(3))为φ12.7mm，直接连接3马力的第4室内侧单元22d的制冷剂配管(配管序号(4))为φ15.88mm，第2和第3室内侧单元22b、22c之间的制冷剂配管(配管序号(5))为φ15.88mm，第3和第4室内侧单元22c、22d之间的制冷剂配管(配管序号(6))为φ15.88mm，最后的连接在室外侧单元21上的制冷剂配管(配管序号(7))为φ19.05mm。

该多类型空调设备上，第1～第4室内侧单元22a～22d的最大输出的总和是6马力，超过了5马力的室外侧单元21的能力。因此，在制冷机油的回收运转时，即使是以最大的能力运转压缩机14，也不能提供与各室内侧单元22a～22d需要的最大运转能力相当的制冷剂量，即不能提供发挥其最大能力所需要的制冷剂，而是与各室内侧单元22a～22d的额定能力(制冷剂配管的管径)成比例的进行制冷剂的分配。

其结果如表1所示那样，在第1～第3室内侧单元22a～22c上流动相当于5/6(＝0.83)马力、在第4室内侧单元22d上流动相当于5/2(＝2.5)马力的制冷剂。此时，各制冷剂配管(配管序号(1)～(7))中的制冷剂按表1所示的流速流动，制冷机油的回收情况在表1中只有用○标记表示的配管序号为(4)、(6)、(7)的制冷剂配管获得了充分的回收效果，其以外的则不充分。根据该实验，如果认为在该实施例中HFC制冷剂的制冷机油的回收所需要的流速是10m/s以上的话，则在表1只有配管序号为(4)、(6)、(7)的制冷剂配管满足其流速条件。

                 表1

配管序号	能力分配(马力)	制冷剂流速(m/s)	返油效果
				(1)	5/6	6.7	×
(2)	5/6	6.7	×
				(3)	5/6	6.7	×
(4)	5/2	12.9	○
				(5)	(5/3)	8.6	×
(6)	(5/2)	12.9	○
				(7)	5	17.1	○

图3中示出了相对于各个制冷剂配管的压缩机能力和制冷剂流速的关系，如同图所示那样，在制冷机油回收时可以获得所需要的10m/s的制冷剂流速的压缩机能力在制冷剂配管管径为φ12.7mm时是1.2马力，制冷剂配管管径为φ15.88nn时是1.9马力，制冷剂配管管径为φ19.05mm时是2.9马力。

表2示出了室内侧单元的能力(马力)和制冷剂配管的管径以及额定能力时的制冷剂流速之间的关系。如该表所示那样，制冷剂配管的管径可分段地设定，在能力相异的室内侧单元之间可以共用。

表2

配管直径(mm)	室内侧单元能力(马力)	制冷剂流速(m/s)	10m/s所需要的压缩机能力(马力)
				12.7	1.0	8.1	1.2
1.3	10.1
		15.88	1.6		8.2	1.9
2.0	10.3
			2.5	12.9
3.0	15.5
			19.05	3.2	10.9		2.9
4.0	13.7
		5.0		17.1
6.0	20.5

因此，即使是室内侧单元的能力和室外侧单元的能力相同，也可能不能获得制冷机油回收所需要的制冷剂流速(10m/s)。而且，象上述这样，由于该模型中室内外容量比是1.2(室内侧单元6马力，室外侧单元5马力)，所以压缩机能力不足。因此，在本实施形态中，为了使全部的制冷剂配管都能得到10m/s以上的制冷剂流速，需要如表3所示那样，采用运转方式1及运转方式2，即分两次进行制冷机油的回收运转。

                        表3

配管序号	运转方式1			运转方式2
							能力分配(马力)	制冷剂流速(m/s)	返油效果	能力分配(马力)	制冷剂流速(m/s)	返油效果
	(1)	1.2	10	○	0.7	5.5							-
(2)							1.2	10	○	0.7	5.5	-
	(3)	1.2	10	○	0.7	5.5							-

(4)	1.4	7.5	×	2.9	10	○
							(5)	(2.4)	12.6	○	(1.4)	7.3	-
(6)	(3.6)	18.5	○	(2.1)	10.6	○
							(7)	(5)	17.2	○	(5)	17.2	○

如表3所示那样，运转方式1是以第1～第3室内侧单元22a～22c用1.2马力、第4室内侧单元22d用1.4马力进行运转地分配压缩机21的能力的。该能力的分配通过控制电动膨胀阀23a～23d的阀张开度进行。此时，分配给各制冷剂配管相应的能力分别为：配管序号为(1)～(3)的制冷剂配管上为1.2马力，配管序号为(4)的制冷剂配管上为1.4马力，配管序号为(5)的制冷剂配管上为2.4马力，配管序号为(6)的制冷剂配管上为3.6马力，配管序号为(7)的制冷剂配管上为5马力，其中分别流动有与其能力对应的制冷剂量。

其结果，对配管序号(1)～(3)、(5)～(7)的制冷剂配管可以获得10m/s以上的制冷剂流速，能够进行准确的制冷机油的回收。在该实施形态，从压缩机14的最大能力中减去回收配管序号为(1)～(3)的制冷剂配管的制冷机油所需要的压缩机能力后的部分被分配给室内侧单元22d。

这种分配在室内侧单元22d为热开启(因室内温度和设定温度之间的偏差在规定值以上而运转)状态时是需要的，但在室内侧单元22d为热关闭(因室内温度和设定温度之间的偏差在规定值之下而停机)状态，且配管序号为(7)的制冷剂配管中的制冷剂流速达到制冷机油回收所要求的值时则不需要。

在该实施形态室内侧单元22d是热关闭的情况下，即使是用3.6马力运转压缩机也能确保在配管序号为(7)的制冷剂配管中有足够的制冷剂流速。

此外，如果不管室内侧单元22d的运转状态如何，全部关闭电动膨胀阀23d、将压缩机的运转能力设为最大(该实施形态是5马力)，并把约1.7马力的能力分配给第1～第3室内侧单元22a～22c，则可增加其制冷剂流速，有利于用更短的时间回收。

其次，运转方式2以第1～第3室内侧单元22a～22c用0.7马力、第4室内侧单元22d用2.9马力进行压缩机21的能力分配。此时，分配给各制冷剂配管相应的能力分别为：配管序号为(1)～(3)的制冷剂配管上为0.7马力，配管序号为(4)的制冷剂配管上为2.9马力，配管序号为(5)的制冷剂配管上为1.4马力，配管序号为(6)的制冷剂配管上为2.1马力，配管序号为(7)的制冷剂配管上为5马力，其中分别流动有与之能力对应的制冷剂量。其结果是，配管序号为(4)、(6)、(7)的制冷剂配管可以获得10m/s以上的制冷剂流速，能够准确地进行制冷机油回收。

通过运转方式1以及运转方式2两种方式的运转，可以使全部的制冷剂配管都获得10m/s以上的制冷剂流速，能够准确地进行制冷机油的回收。

另外，如果流经配管序号(1)～(4)的制冷剂流速是10m/s以上，则流经连接在各个配管序号上的室内侧单元的制冷剂流速也会达10m/s以上，故也能够回收室内侧单元内的制冷机油。

该制冷机油的回收运转可每隔2小时进行1～3分钟左右，此时，不仅仅是只对运转中的室内侧单元，对停机中的室内侧单元内也可以进行。

图4是表示本发明实施例的动作的流程图，在步骤s1开始控制。在步骤s2将运转计时器T1的值设定为0(复位计时器T1)，让其开始运转计时器T1的计时。在步骤s3判断运转时器T1的值是否达到了T2(T2是制冷机油回收间隔设定时间，可掺加构成制冷循环的制冷剂配管的长度或粗细等因素的考虑任意设定，例如2个小时)(T2≤T1)。

当满足步骤s3的条件时，在步骤s4开始进入油回收运转或实行以下的步骤。进而，在步骤s5进行Q2≤Q1(所设置的室内侧单元全部同时进行油回收所需要的压缩机能力≤压缩机的最大能力)的判断，即进行是否能够同时进行由全部室内侧单元回收制冷机油的判断。

当满足步骤s5的条件时，进入步骤s6，将油回收运转计时器T3的值设定为0(复位油回收运转计时器T3)并让其开始计时。同时，在步骤s7置室内侧单元的电子控制阀的开度为全开，到步骤s8则要让压缩机的运转能力增加至可以进行制冷机油回收的运转能力。

在步骤s9进行该制冷机油回收的运转是否达到了制冷机油回收运转时间T4(例如3分钟左右)的判断。亦即，在达到满足T4≤T3之前继续进行制冷机油的回收运转。如果满足了步骤s9，则在步骤s10结束制冷机油的回收运转，转移到正常的运转后，返回到步骤s2准备下一次制冷机油的回收运转。

另外，当在步骤s5不满足Q2≤Q1时，则进入到步骤s11进行如表3所示那样的分若干次进行的制冷机油的回收运转。在步骤s11做和步骤s6同样的T3＝0的设定。接着，在步骤s12根据表3设定开始进行制冷机油回收的室内侧单元流量控制阀的开度，而作为不回收制冷机油对象的室内侧单元的流量控制阀的开度则设定在回收制冷机油时的约一半的程度上。

还有，作为不回收制冷机油对象的室内侧单元的流量控制阀的开度不限于此，配合压缩机的运转能力任意设定自不待言，是关闭的状态也可以。此后，在步骤s13和步骤s8同样地进行压缩机运转能力的设定，在步骤s14也和步骤s9同样地控制制冷机油回收运转的续行时间。

接着，如果步骤s14得到满足，则在步骤s15进行设定为分若干次进行的制冷机油的回收运转是否全部结束的判断。当全部的次数没有结束时，再次返回到步骤s11～步骤s14，根据表3让还没有进行的方式开始制冷机油的回收运转。在满足了步骤s15的条件时，则转向步骤s10进行制冷机油回收运转的结束处理。

再有，上面虽然是按由上述的流程图预先设定的制冷机油回收运转间隔设定时间T2(2个小时)进行制冷机油的回收运转，但也可以在压缩机上设置油面传感器102，当该油面传感器的检测值为规定值以下时再进行制冷机油的回收运转。此时，可以替代步骤s1、步骤s2的动作，设置进行『油面≤设定值』判断的步骤。

利用上述内容，我们做了具体的实施形态的说明，但本发明的样态并非仅限于该实施形态。例如，在上述实施形态中所设定的可以准确地进行制冷机油回收的制冷剂流速为10m/s，但该值是可以根据制冷机油、制冷剂、配管规格等进行适当的变更的，并非只限定于此值。还有，虽然在实施形态的运转方式1、2中是把4台室内侧单元分为各为2台的两个室内侧单元组，但一台一台地进行制冷机油的回收也是可以的，室内侧单元的总数或室内侧单元组的组合是可以适当设定的。另外，作为设置在室外侧单元上的压缩机，其即可以是排量可变型的，也可以是定速型的。进而，本发明并非只限于多类型空调设备，包括一台室外侧单元带一台室内侧单元的空调设备在内，可以适用于所有的空调设备。

如上述说明的那样，在本发明中使用的是带有室外侧单元和接受由室外侧单元提供的制冷剂的多个室内侧单元的空调设备，在制冷机油的回收运转时，将上述多个室内侧单元分成若干个室内侧单元组，由于每个室内侧单元组上带有进行制冷剂供给控制的制冷剂供给控制装置，所以，可以向每个室内侧单元组供给足够量的制冷剂，能够在短时间内准确地进行制冷剂配管内的制冷机油的回收。

Claims (4)

1.一种空调设备的制冷机油回收方法，空调设备是利用压缩机、热源侧热交换器、减压装置、若干个使用侧热交换器构成循环制冷剂及制冷机油的混合体的制冷循环，把构成该制冷循环的机器分成热源侧单元和若干个使用侧单元，其特征在于：把预定的上述若干个使用侧单元分成若干个组，每当上述空调设备达到预设的条件状态时，便分别逐组地、顺序地对包含于各组的使用侧单元进行回收制冷机油的运转。

2.权利要求1所述的空调设备的制冷机油回收方法，其特征在于：在上述空调设备的制冷机油回收方法中，回收制冷机油的运转要保证使用侧单元中流动的制冷剂和制冷机油的混合体的流速在规定值以上。

3.权利要求2所述的空调设备的制冷机油回收方法，其特征在于：在上述空调设备的制冷机油回收方法中，上述的制冷剂是HFC制冷剂。

4.权利要求3所述的空调设备的制冷机油回收方法，其特征在于：在上述空调设备的制冷机油回收方法中，属于各个组的使用侧单元的台数是能够保证在进行回收制冷机油的运转时上述混合体的流速保持在规定值以上的台数。

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