飛機空調(diào)系統(tǒng)和操作飛機空調(diào)系統(tǒng)的方法
【專利摘要】一種飛機空調(diào)系統(tǒng)和操作飛機空調(diào)系統(tǒng)的方法，飛機空調(diào)系統(tǒng)包括：允許環(huán)境空氣流通過的環(huán)境空氣供應管路；連接到環(huán)境空氣供應管路并適于冷卻環(huán)境空氣的環(huán)境空氣冷卻設(shè)備；連接到環(huán)境空氣冷卻設(shè)備并能連接到飛機機艙的環(huán)境空氣排放管路。飛機空調(diào)系統(tǒng)進一步包括壓縮空氣供應管路和壓縮空氣冷卻設(shè)備；和連接到壓縮空氣冷卻設(shè)備并能連接到飛機機艙的壓縮空氣排放管路。制冷裝置包括制冷劑回路，并被設(shè)計為在兩相制冷劑流過制冷劑回路時將其從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)聚集態(tài)，并隨后將其再次從氣態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變回到液態(tài)聚集態(tài)。制冷裝置的制冷劑回路適于將冷卻能供應到環(huán)境空氣冷卻設(shè)備和壓縮空氣冷卻設(shè)備。
【專利說明】飛機空調(diào)系統(tǒng)和操作飛機空調(diào)系統(tǒng)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛機空調(diào)系統(tǒng)和一種操作飛機空調(diào)系統(tǒng)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]如例如在DE102008053320A1 和 US2010/101251A1 或者 DE102010054448A1 和W02012/079756A2中描述的所謂的基于空氣的空調(diào)系統(tǒng)，目前通常在商用飛機中用于對飛機機艙進行空氣調(diào)節(jié)。飛機空調(diào)系統(tǒng)用于適當?shù)乩鋮s或加熱飛機機艙以及適當?shù)貙⑿迈r空氣供應到飛機機艙中以確保在飛機機艙內(nèi)存在規(guī)定的最小比例的氧氣。進一步，飛機機艙內(nèi)的濕度借助飛機空調(diào)系統(tǒng)而被調(diào)節(jié)。而且，在飛機飛行操作期間，飛機空調(diào)系統(tǒng)用于對飛機機艙進行加壓，以便在與飛機巡航高度處的環(huán)境壓力相比將飛機機艙內(nèi)的壓力保持在提高的水平。
[0003]基于空氣的空調(diào)系統(tǒng)典型地包括空調(diào)單元，空調(diào)單元例如被布置在飛機的翼根中，并被供應有由壓縮機產(chǎn)生或從飛機的發(fā)動機或輔助動力單元(APU)排出的壓縮過程空氣。在飛機的飛行操作期間，發(fā)動機排氣通常被用于為飛機空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)單元供應壓縮過程空氣。然而，在飛機著陸操作期間，飛機空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)單元典型地被供應有來自飛機的輔助動力單元的壓縮過程空氣。在空調(diào)單元中，過程空氣在流過至少一個換熱器以及流過各種壓縮和膨脹單元時被冷卻和膨脹。離開空調(diào)單元的冷卻過程空氣最終被供應到混合室，在混合室中，冷卻過程空氣與從待進行空氣調(diào)節(jié)的飛機區(qū)域再循環(huán)的再循環(huán)空氣進行混合。來自混合室的混合空氣經(jīng)由相應的混合空氣管路被供應到待進行空氣調(diào)節(jié)的飛機區(qū)域，該飛機區(qū)域可被分成多個空調(diào)區(qū)。
[0004]DE102010034831A1和W02012/022758A1描述了一種飛機空調(diào)系統(tǒng)，其中從飛機發(fā)動機排出的壓縮過程空氣通過將熱量傳遞至循環(huán)通過制冷劑回路的制冷劑而被冷卻。用于在將壓縮過程空氣引導至飛機機艙中之前使壓縮過程空氣膨脹的渦輪機被用于驅(qū)動設(shè)置在制冷劑回路中的壓縮機。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在的明確說明一種能以高能源效率操作的飛機空調(diào)系統(tǒng)。進一步，本發(fā)明旨在的提供一種操作這種飛機空調(diào)系統(tǒng)的方法。
[0006]該目的通過具有下述特征的飛機空調(diào)系統(tǒng)和具有下述特征的操作飛機空調(diào)系統(tǒng)的方法而實現(xiàn)。
[0007]一種飛機空調(diào)系統(tǒng)包括允許環(huán)境空氣流從中通過的環(huán)境空氣供應管路。環(huán)境空氣供應管路可被直接連接到環(huán)境大氣。例如，可在飛機外蒙皮中提供開口，環(huán)境空氣可經(jīng)由該開口被供應到環(huán)境空氣供應管路。然而，也能想到環(huán)境空氣供應管路從另一環(huán)境空氣傳輸管路或沖壓空氣通道分支出。環(huán)境空氣向環(huán)境空氣供應管路中的供應可由適合的閥控制。飛機空調(diào)系統(tǒng)進一步包括環(huán)境空氣冷卻設(shè)備，該環(huán)境空氣冷卻設(shè)備被連接到環(huán)境空氣供應管路并適于冷卻流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣。例如，環(huán)境空氣冷卻設(shè)備可包括換熱器，該換熱器允許將冷卻能傳遞至流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣。飛機空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)境空氣排放管路被連接到環(huán)境空氣冷卻設(shè)備并能連接到飛機機艙。因而，能夠?qū)⒂森h(huán)境空氣冷卻設(shè)備冷卻的環(huán)境空氣供應到飛機機艙。
[0008]進一步，飛機空調(diào)系統(tǒng)包括允許壓縮空氣流從中通過的壓縮空氣供應管路。壓縮空氣供應管路可被連接到飛機的發(fā)動機或輔助動力單元。然而，也能想到將由空氣壓縮機提供的壓縮空氣供應到壓縮空氣供應管路。壓縮空氣向壓縮空供應管路中的供應可由適合的閥控制。壓縮空氣冷卻設(shè)備被連接到壓縮空氣供應管路，并適于冷卻流過壓縮空氣供應管路的壓縮空氣。例如，壓縮空氣冷卻設(shè)備可包括換熱器，該換熱器允許將冷卻能傳遞至流過壓縮空氣供應管路的壓縮空氣。壓縮空氣排放管路被連接到壓縮空氣冷卻設(shè)備，并能連接到飛機機艙。因而，也能夠?qū)⒂蓧嚎s空氣冷卻設(shè)備冷卻的壓縮空氣供應到飛機機艙。
[0009]最終，飛機空調(diào)系統(tǒng)包括制冷裝置，該制冷裝置包括允許兩相制冷劑流從中通過的制冷劑回路。制冷裝置被設(shè)計為在兩相制冷劑流過制冷劑回路時將兩相制冷劑從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)聚集態(tài)并隨后將兩相制冷劑再次從氣態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變回到液態(tài)聚集態(tài)。換言之，在制冷裝置的制冷劑回路中循環(huán)的兩相制冷劑為如下制冷劑:該制冷劑在將冷卻能釋放到冷卻能消耗者時從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)聚集態(tài)，并隨后被轉(zhuǎn)變回到液態(tài)聚集態(tài)。兩相制冷劑可例如為Rl34A (CH2F-CF3)、⑶2、R_245fa (1，I, I, 3，3-五氟丙烷)或低壓HFC制冷劑。
[0010]制冷裝置的制冷劑回路適于將冷卻能供應到環(huán)境空氣冷卻設(shè)備和壓縮空氣冷卻設(shè)備。在飛機空調(diào)系統(tǒng)中，流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣和流過壓縮空氣供應管路的壓縮空氣因此構(gòu)成冷卻能消耗者，該能量消耗者被供應有在將流過制冷裝置的制冷劑回路的兩相制冷劑從液態(tài)聚集狀體轉(zhuǎn)變成氣態(tài)聚集態(tài)時釋放的冷卻能。
[0011]在配備有上述飛機空調(diào)系統(tǒng)的飛機中，飛機機艙不僅被供應有冷卻壓縮空氣而且被供應有冷卻環(huán)境空氣，從而降低了必須被提供以對飛機機艙進行充分地空氣調(diào)節(jié)的壓縮空氣的量。特別地，假如壓縮空氣從飛機的發(fā)動機或輔助動力單元被排出，則飛機的燃料消耗因此可被減少。進一步，通過為飛機機艙供應冷卻環(huán)境空氣，可確保飛機機艙中所需的新鮮空氣供應。而且，由于用兩相制冷劑操作的制冷裝置的較高冷卻能力，飛機空調(diào)系統(tǒng)可以特別高的能量效率操作。最終，飛機空調(diào)系統(tǒng)不需要調(diào)整飛機與包括壓縮空氣供應管路以及壓縮空氣排放管路的壓縮空氣系統(tǒng)之間已經(jīng)存在的接口。于是，被設(shè)計為用傳統(tǒng)的基于空氣的空調(diào)系統(tǒng)操作的飛機可被配備有根據(jù)本發(fā)明的飛機空調(diào)系統(tǒng)，而不需要改變已經(jīng)存在的接口。
[0012]飛機空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑裝置可包括用于壓縮循環(huán)通過制冷裝置的制冷劑回路的兩相制冷劑的制冷劑壓縮機。制冷劑壓縮機可例如被設(shè)計為離心式壓縮機的形式。進一步，制冷劑裝置可包括用于液化循環(huán)通過制冷裝置的制冷劑回路的兩相制冷劑的制冷劑液化器。優(yōu)選地，制冷劑液化器被熱聯(lián)接到?jīng)_壓空氣通道，從而來自制冷劑液化器的熱能可被輸送至流過沖壓空氣通道的沖壓空氣。例如，制冷劑液化器可被設(shè)計為設(shè)置在沖壓空氣通道中的換熱器的形式。
[0013]而且，制冷劑裝置可包括制冷劑存儲容器，該制冷劑存儲容器可在制冷劑液化器的下游被設(shè)置在制冷裝置的制冷劑回路中。用語“下游”在本文中是指流過制冷裝置的制冷劑回路的制冷劑的流動方向。制冷劑存儲容器用于接收并存儲離開制冷劑液化器的液態(tài)聚集態(tài)的制冷劑。
[0014]在飛機空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，環(huán)境空氣冷卻設(shè)備和壓縮空氣冷卻設(shè)備中的至少一個被設(shè)計為設(shè)置在制冷劑裝置的制冷劑回路中的制冷劑蒸發(fā)器的形式。例如，環(huán)境空氣冷卻設(shè)備可包括換熱器，其中流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣和循環(huán)通過制冷裝置的制冷劑回路的兩相制冷劑彼此進行熱接觸。在流過環(huán)境空氣冷卻設(shè)備的換熱器時，兩相制冷劑從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)聚集態(tài)，并由此將冷卻能釋放到經(jīng)由環(huán)境空氣供應管路供應到環(huán)境空氣冷卻設(shè)備的環(huán)境空氣。優(yōu)選地，環(huán)境空氣冷卻設(shè)備在第一膨脹閥的下游被設(shè)置在制冷劑裝置的制冷劑回路中。而且，在本文中，用語“下游”是指流過制冷裝置的制冷劑回路的制冷劑的流動方向。
[0015]類似地，壓縮空氣冷卻設(shè)備可包括換熱器，其中流過壓縮空氣供應管路的壓縮空氣和循環(huán)通過制冷裝置的制冷劑回路的兩相制冷劑彼此進行熱接觸。在流過壓縮空氣冷卻設(shè)備的換熱器時，兩相制冷劑從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)聚集態(tài)，并由此將冷卻能釋放到經(jīng)由壓縮空氣供應管路供應到壓縮空氣冷卻設(shè)備的壓縮空氣。優(yōu)選地，壓縮空氣冷卻設(shè)備在第二膨脹閥的下游被設(shè)置在制冷劑裝置的制冷劑回路中。再次，在本文中，用語“下游”是指流過制冷裝置的制冷劑回路的制冷劑的流動方向。
[0016]制冷裝置可包括控制單元，該控制單元適于控制制冷劑裝置(即，制冷劑壓縮機、制冷劑液化器、膨脹閥和制冷劑蒸發(fā)器)的操作，以使在制冷裝置中執(zhí)行的冷蒸氣過程大體上在制冷劑的兩相區(qū)執(zhí)行，借以等溫線和等壓線一致。結(jié)果，過程與理論最佳卡諾過程趨于一致。這使得制冷裝置的效率和冷卻能力最優(yōu)。
[0017]飛機空調(diào)系統(tǒng)可進一步包括設(shè)置在壓縮空氣排放管路中的冷凝器。冷凝器用于進一步冷卻離開壓縮空氣冷卻設(shè)備的壓縮空氣。進一步，水分離器可在冷凝器的下游被設(shè)置在壓縮空氣排放管路中。例如，水分離器可被設(shè)計為高壓分離器的形式，并可在環(huán)境空氣冷卻設(shè)備的下游被設(shè)置在環(huán)境空氣排放管路中，以移除在壓縮空氣流在壓縮空氣冷卻設(shè)備中被冷卻時從壓縮空氣流冷凝的液態(tài)水。在本文中，用語“下游”是指流過壓縮空氣排放管路的壓縮空氣的流動方向。從水分離器中的壓縮空氣流中移除的液態(tài)水可被排放到?jīng)_壓空氣通道中，以便與流過沖壓空氣通道的沖壓空氣一同被排放到環(huán)境大氣。
[0018]最終，由流過壓縮空氣排放管路的壓縮空氣驅(qū)動的壓縮空氣渦輪機可被設(shè)置在壓縮空氣排放管路中，優(yōu)選地在水分離器的下游。在本文中，用語“下游”也是指流過壓縮空氣排放管路的壓縮空氣的流動方向。在壓縮空氣渦輪機中，流過壓縮空氣排放管路的壓縮空氣被膨脹至期望的較低壓力。壓縮空氣渦輪機的出口可包括錐形軸向擴散器或離心式擴散器。離開壓縮空氣渦輪機的空氣可被引導到冷凝器，以便用作離開壓縮空氣冷卻設(shè)備的壓縮空氣的吸熱設(shè)備。于是，在流過冷凝器時，離開壓縮空氣冷卻設(shè)備的壓縮空氣可通過將熱量傳遞至離開壓縮空氣渦輪機的空氣而被冷卻。
[0019]優(yōu)選地，壓縮空氣渦輪機被聯(lián)接到制冷裝置的制冷劑壓縮機，以驅(qū)動制冷裝置的制冷劑壓縮機。在飛機空調(diào)系統(tǒng)中，從飛機的發(fā)動機或輔助動力單元排出的或者由壓縮機提供的壓縮空氣因而被用于驅(qū)動制冷裝置的制冷劑壓縮機。壓縮空氣渦輪機可根據(jù)制冷劑壓縮機的驅(qū)動需求被具體設(shè)計，并由此能以高效率操作。結(jié)果，必須從飛機的發(fā)動機或輔助動力單元或者由壓縮機提供的壓縮空氣較少，從而減少配備有飛機空調(diào)的飛機的燃料消耗。
[0020]基本上，壓縮空氣排放管路可適于直接將離開壓縮空氣排放管路的空氣供應到飛機機艙。然而，優(yōu)選地，壓縮空氣排放管路能經(jīng)由混合單元連接到飛機機艙，其中在離開壓縮空氣排放管路的空氣和再循環(huán)空氣的混合物被引導到飛機機艙之前，離開壓縮空氣排放管路的空氣與從飛機機艙再循環(huán)的再循環(huán)空氣進行混合。
[0021]類似地，環(huán)境空氣排放管路也可適于直接將流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣供應到飛機機艙。然而，在飛機空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，環(huán)境空氣排放管路通往壓縮空氣排放管路，從而離開環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣可經(jīng)由壓縮空氣排放管路并且優(yōu)選還經(jīng)由混合單元被供應到飛機機艙。環(huán)境空氣排放管路優(yōu)選包括在壓縮空氣渦輪機的上游通往壓縮空氣排放管路的第一環(huán)境空氣排放管路分支和在壓縮渦輪機的下游通往壓縮空氣排放管路的第二環(huán)境空氣排放管路分支。在本文中，用語“上游”和“下游”是指流過壓縮空氣排放管路的壓縮空氣的流動方向。經(jīng)由第一環(huán)境空氣排放管路分支，流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣可被供應到壓縮空氣排放管路的高壓區(qū)域。相反地，第二壓縮空氣排放管路分支用于將流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣引導到壓縮空氣排放管路的低壓區(qū)域。
[0022]由于流過環(huán)境空氣供應管路并之后通過環(huán)境空氣冷卻設(shè)備、環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣從飛機的周圍環(huán)境中被引導到環(huán)境空氣供應管路，所以流過環(huán)境空氣供應管路和環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣的壓力根據(jù)環(huán)境壓力以及由此配備有飛機空調(diào)系統(tǒng)的飛機的巡航高度而變化。在將環(huán)境空氣供應到壓縮空氣排放管路中時，具有通往壓縮空氣排放管路的高壓區(qū)域的第一環(huán)境空氣排放管路分支和通往壓縮空氣排放管路的低壓區(qū)域的第二環(huán)境空氣排放管路分支的環(huán)境空氣排放管路的上述設(shè)計允許考慮流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣的壓力。
[0023]因此，飛機空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)選進一步包括控制單元，該控制單元適于根據(jù)流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣的壓力控制流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣向第一環(huán)境空氣排放管路分支和第二環(huán)境空氣排放管路分支中的供應。特別地，如果流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣的壓力超過預定閾值，則控制單元可適于提供流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣向第一環(huán)境空氣排放管路分支并進一步向壓縮空氣排放管路的高壓區(qū)域中的供應。進一步，如果流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣的壓力低于預定閾值，則控制單元可適于提供流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣向第二環(huán)境空氣排放管路分支并進一步向壓縮空氣排放管路的低壓區(qū)域中的供應。
[0024]然而，控制單元還適于控制環(huán)境空氣通過環(huán)境空氣排放管路的流動，以使環(huán)境空氣被部分引導到第一環(huán)境空氣管路分支并進一步被引導到壓縮空氣排放管路的高壓區(qū)域中，并且被部分被引導到第二環(huán)境空氣排放管路分支并進一步被引導到壓縮空氣排放管路的低壓區(qū)域。引向第一環(huán)境空氣排放管路分支和第二環(huán)境空氣排放管路分支的環(huán)境空氣的比例可根據(jù)流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣的壓力而被確定。為了控制環(huán)境空氣向第一環(huán)境空氣排放管路分支和第二環(huán)境空氣排放管路分支中的流動，控制單元例如可適于控制設(shè)置在環(huán)境空氣排放管路中的諸如三通閥之類的適合的閥。
[0025]環(huán)境空氣壓縮機可被設(shè)置在飛機空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)境空氣供應管路中。環(huán)境空氣壓縮機可被設(shè)計為離心式壓縮機的形式。在飛機空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，環(huán)境空氣壓縮機被聯(lián)接到壓縮空氣渦輪機，以便由壓縮空氣渦輪機驅(qū)動。
[0026]進一步，環(huán)境空氣預冷器可被設(shè)置在環(huán)境空氣供應管路中。優(yōu)選地，環(huán)境空氣預冷器在環(huán)境空氣冷卻設(shè)備的上游被設(shè)置在環(huán)境空氣供應管路中，并用于在環(huán)境空氣被供應到環(huán)境空氣冷卻設(shè)備之前對流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣進行預冷卻。于是，在本文中，用語“上游”是指流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣的流動方向。環(huán)境空氣預冷器可被熱聯(lián)接到?jīng)_壓空氣通道，其還用于將冷沖壓空氣提供到制冷裝置的制冷劑液化器。類似于制冷劑液化器，環(huán)境空氣預冷器可被設(shè)計為換熱器的形式，并可被設(shè)置在沖壓空氣通道中。
[0027]而且，壓縮空氣預冷器可被設(shè)置在壓縮空氣供應管路中。優(yōu)選地，壓縮空氣預冷器在壓縮空氣冷卻設(shè)備的上游被設(shè)置在壓縮空氣供應管路中，并用于在壓縮空氣被供應到壓縮空氣冷卻設(shè)備之前對流過壓縮空氣供應管路的壓縮空氣進行預冷卻。于是，在本文中，用語“上游”是指流過壓縮空氣供應管路的壓縮空氣流動的方向。壓縮空氣預冷器可被熱聯(lián)接到?jīng)_壓空氣通道，其還用于將冷沖壓空氣提供到制冷裝置的制冷劑液化器。類似于制冷劑液化器，壓縮空氣預冷器可被設(shè)計為換熱器的形式，并可被設(shè)置在沖壓空氣通道中。
[0028]在飛機飛行操作期間，在沖壓空氣通道的入口區(qū)域建立的沖壓壓力提供環(huán)境空氣向沖壓空氣通道中的供應。為了確保在飛機著陸操作期間環(huán)境空氣也充分流動沖壓空氣通道，例如可被設(shè)計為風扇或鼓風機的形式的傳送設(shè)備可被設(shè)置在沖壓空氣通道中，例如在制冷劑液化器、環(huán)境空氣預冷器和壓縮空氣預冷器的上游。傳送設(shè)備可由壓縮空氣渦輪機驅(qū)動。
[0029]在飛機空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，壓縮空氣渦輪機和環(huán)境空氣壓縮機被設(shè)置在共同的軸上，以使環(huán)境空氣壓縮機和壓縮空氣渦輪機以相同的速度操作。壓縮空氣渦輪機和環(huán)境空氣壓縮機之間的齒輪布置因此可被省掉。壓縮空氣渦輪機和制冷裝置的制冷劑壓縮機優(yōu)選經(jīng)由設(shè)置在承載壓縮空氣渦輪機并優(yōu)選還承載環(huán)境空氣壓縮機的軸部與承載制冷裝置的制冷劑壓縮機的軸部之間的磁力耦合器被聯(lián)接。磁力耦合器允許壓縮空氣渦輪機和制冷裝置的制冷劑壓縮機以相同的速度操作，然而，其中假如由壓縮空氣渦輪機輸入到制冷劑壓縮機中的扭矩超過預定的最大值，則磁力耦合器的滑脫對制冷劑壓縮機的速度提供限制。
[0030]優(yōu)選地，飛機空調(diào)系統(tǒng)包括含有布置在共同的軸上的壓縮空氣渦輪機、環(huán)境空氣壓縮機和制冷劑壓縮機的布置。該布置可被設(shè)計為組件的形式，該組件為緊湊設(shè)計并由此僅需要小的安裝空間。壓縮空氣渦輪機和用于將沖壓空氣傳送通過沖壓空氣通道的傳送設(shè)備也可被設(shè)置在共同的軸上。例如，包括壓縮空氣渦輪機、環(huán)境空氣壓縮機和制冷劑壓縮機的組件可被連接到承載傳送設(shè)備的軸部。
[0031]制冷裝置的制冷劑壓縮機可包括密封殼體。類似地，壓縮空氣渦輪機、環(huán)境空氣壓縮機和用于將沖壓空氣傳送通過沖壓空氣通道的傳送設(shè)備中的至少一個也可包括密封殼體，以防止流體離開殼體。
[0032]在操作飛機空調(diào)系統(tǒng)的方法中，環(huán)境空氣的流動被引導通過環(huán)境空氣供應管路。流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣借助環(huán)境空氣冷卻設(shè)備而被冷卻。通過環(huán)境空氣冷卻設(shè)備冷卻的環(huán)境空氣被供應到環(huán)境空氣排放管路中，該環(huán)境空氣排放管路能連接到飛機機艙。壓縮空氣的流動被引導通過壓縮空氣供應管路。流過壓縮空氣供應管路的壓縮空氣借助壓縮空氣冷卻設(shè)備而被冷卻。通過壓縮空氣冷卻設(shè)備冷卻的壓縮空氣被供應到壓縮空氣排放管路中，該壓縮空氣排放管路能連接到飛機機艙。冷卻能從制冷裝置的制冷劑回路被供應到環(huán)境空氣冷卻設(shè)備和壓縮空氣冷卻設(shè)備，制冷劑回路允許兩相制冷劑流動從中通過，并且制冷裝置被設(shè)計為在兩相制冷劑流過制冷劑回路時將兩相制冷劑從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)聚集態(tài)，并隨后再次將兩相制冷劑從氣態(tài)聚集態(tài)回到液態(tài)聚集態(tài)。
[0033]制冷裝置可包括制冷劑壓縮機、制冷劑液化器和/或制冷劑存儲容器。優(yōu)選地，來自熱聯(lián)接到?jīng)_壓空氣通道的制冷劑液化器的熱能被輸送到流過沖壓空氣通道的沖壓空氣。制冷劑存儲容器可在制冷劑液化器的下游被設(shè)置在制冷裝置的制冷劑回路中。
[0034]流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣可借助環(huán)境空氣冷卻設(shè)備而被冷卻，環(huán)境空氣冷卻設(shè)備被設(shè)計為優(yōu)選在第一膨脹閥的下游被設(shè)置在制冷裝置的制冷劑回路中的制冷劑蒸發(fā)器的形式。流過壓縮空氣供應管路的壓縮空氣可借助壓縮空氣冷卻設(shè)備而被冷卻，壓縮空氣冷卻設(shè)備被設(shè)計為優(yōu)選在第二膨脹閥的下游被設(shè)置在制冷裝置的制冷劑回路中的制冷劑蒸發(fā)器的形式。
[0035]流過壓縮空氣排放管路的壓縮空氣可借助設(shè)置在壓縮空氣排放管路中的冷凝器而被冷卻。水可借助設(shè)置在壓縮空氣排放管路中的水分離器而從流過壓縮空氣排放管路的壓縮空氣中分離。流過壓縮空氣排放管路的壓縮空氣可借助設(shè)置在壓縮空氣排放管路中的壓縮空氣渦輪機而被膨脹，壓縮空氣渦輪機優(yōu)選被聯(lián)接到制冷裝置的制冷劑壓縮機并驅(qū)動制冷裝置的制冷劑壓縮機。
[0036]流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣可被供應到環(huán)境空氣排放管路，其中環(huán)境空氣排放管路優(yōu)選包括在壓縮空氣渦輪機的上游通往壓縮空氣排放管路的第一環(huán)境空氣排放管路分支和在壓縮空氣渦輪機的下游通往壓縮空氣排放管路的第二環(huán)境空氣排放管路分支。
[0037]流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣向第一環(huán)境空氣排放管路分支和第二環(huán)境空氣排放管路分支中的供應可根據(jù)流過環(huán)境空氣排放管路的環(huán)境空氣的壓力而被控制。
[0038]流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣可借助設(shè)置在環(huán)境空氣供應管路中的環(huán)境空氣壓縮機而被壓縮，其中環(huán)境空氣壓縮機優(yōu)選被聯(lián)接到壓縮空氣渦輪機，以便由壓縮渦輪機驅(qū)動。流過環(huán)境空氣供應管路的環(huán)境空氣可借助設(shè)置在環(huán)境空氣供應管路中的環(huán)境空氣預冷器而被預冷卻，其中環(huán)境空氣預冷器優(yōu)選被熱聯(lián)接到?jīng)_壓空氣通道，以使來自環(huán)境空氣預冷器的熱能可被輸送到流過沖壓空氣通道的沖壓空氣。流過壓縮空氣供應管路的壓縮空氣可借助設(shè)置在壓縮空氣供應管路中的壓縮空氣預冷器而被預冷卻，其中壓縮空氣預冷器優(yōu)選被熱聯(lián)接到?jīng)_壓空氣通道，以使來自壓縮空氣預冷器的熱能可被輸送到流過沖壓空氣通道的沖壓空氣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]現(xiàn)在將參照所附示意圖更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中
[0040]圖1示出飛機空調(diào)系統(tǒng)的示意圖，
[0041]圖2示出由壓縮空氣渦輪機、環(huán)境空氣壓縮機和制冷劑壓縮機構(gòu)成的布置的示意圖，其被用在圖1的飛機空調(diào)系統(tǒng)中，以及
[0042]圖3示出圖1中圖示的布置的三維視圖。

【具體實施方式】
[0043]根據(jù)圖1的飛機空調(diào)系統(tǒng)10包括環(huán)境空氣供應管路12。借助閥16控制環(huán)境空氣從飛機周圍環(huán)境14向環(huán)境空氣供應管路12中的供應。在閥16的下游，環(huán)境空氣壓縮機18被設(shè)置在環(huán)境空氣供應管路12中，其用于壓縮流過環(huán)境空氣供應管路12的環(huán)境空氣。
[0044]在環(huán)境空氣壓縮機18的下游，環(huán)境空氣預冷器20被設(shè)置在環(huán)境空氣供應管路12中。環(huán)境空氣預冷器20用于對流過環(huán)境空氣供應管路12的環(huán)境空氣進行預冷卻。環(huán)境空氣預冷器20被設(shè)計為設(shè)置在沖壓空氣通道22中的換熱器的形式。因而，在環(huán)境空氣預冷器20中經(jīng)由環(huán)境空氣供應管路12供應到環(huán)境空氣預冷器20的環(huán)境空氣通過將來自環(huán)境空氣的熱量傳遞至流過沖壓空氣通道22的沖壓空氣而被冷卻。
[0045]在配備有飛機空調(diào)系統(tǒng)10的飛機的飛行操作期間，由于沖壓空氣通道22的入口區(qū)域和出口區(qū)域中建立的壓力條件，環(huán)境空氣流過沖壓空氣通道22。進一步，傳送設(shè)備24用于將沖壓空氣傳送通過沖壓空氣通道22，特別是在飛機著陸操作期間。借助沖壓空氣通道入口風門片26控制環(huán)境空氣從飛機周圍環(huán)境14向沖壓空氣通道22中的供應。
[0046]在環(huán)境空氣預冷器20的下游，環(huán)境空氣供應管路12通往環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28。在流過環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28時，環(huán)境空氣被冷卻至期望的溫度。
[0047]進一步，飛機空調(diào)系統(tǒng)10包括壓縮空氣供應管路30。壓縮空氣供應管路30被連接到飛機的發(fā)動機32。借助閥34控制壓縮空氣向壓縮空氣供應管路30中的供應。壓縮空氣預冷器36被設(shè)置在壓縮空氣供應管路30中。壓縮空氣預冷器36用于對流過環(huán)境空氣供應管路12的環(huán)境空氣進行預冷卻。類似于環(huán)境空氣預冷器20，壓縮空氣預冷器36被設(shè)計為設(shè)置在沖壓空氣通道22中的換熱器的形式。因而，在壓縮空氣預冷器36中經(jīng)由壓縮空氣供應管路30供應到壓縮空氣預冷器36的壓縮空氣通過將來自壓縮空氣的熱量傳遞到流過沖壓空氣通道14的沖壓空氣而被冷卻。
[0048]在壓縮空氣預冷器36的下游，壓縮空氣供應管路30通往壓縮空氣冷卻設(shè)備38。在流過壓縮空氣冷卻設(shè)備38時，壓縮空氣被冷卻至期望的溫度。壓縮空氣冷卻設(shè)備88被連接到壓縮空氣排放管路40。冷凝器42被設(shè)置在壓縮空氣排放管路40中，其用于進一步冷卻離開壓縮空氣冷卻設(shè)備38的壓縮空氣。
[0049]當壓縮空氣流在壓縮空氣冷卻設(shè)備38和冷凝器42中被冷卻時，從壓縮空氣流冷凝的液態(tài)水與在水分離器44中的壓縮空氣流分離，水分離器44在冷凝器42的下游被設(shè)置在壓縮空氣排放管路40中。在根據(jù)圖1的飛機空調(diào)系統(tǒng)10的實施例中，水分離器44被設(shè)計為高壓分離器的形式。從水分離器44中的壓縮空氣流分離的液態(tài)水經(jīng)由水排放管路46被排放到?jīng)_壓空氣通道22中。在沖壓空氣通道22中，液態(tài)水與流過沖壓空氣通道22的沖壓空氣一同被傳送通過沖壓空氣通道22，并最終被排放到飛機周圍環(huán)境14中。
[0050]壓縮空氣排放管路40將壓縮空氣冷卻設(shè)備38連接至飛機機艙48。在水分離器44的下游，壓縮空氣渦輪機50被設(shè)置在壓縮空氣排放管路40中，其用于使流過壓縮空氣排放管路40的壓縮空氣膨脹至期望的壓力，壓縮空氣可在該期望的壓力下被供應至飛機機艙48。離開壓縮空氣渦輪機50的空氣被引導至冷凝器42，以便用作離開壓縮空氣冷卻設(shè)備38的壓縮空氣的吸熱設(shè)備。于是，在流過冷凝器42時，離開壓縮空氣冷卻設(shè)備38的壓縮空氣通過將熱量傳遞至離開壓縮空氣渦輪機40的空氣而被冷卻。
[0051]在被引入到飛機機艙48中之前，在壓縮空氣渦輪機50中膨脹的壓縮空氣在混合單元52中與經(jīng)由再循環(huán)空氣管路54從飛機機艙48再循環(huán)至混合單元52中的再循環(huán)空氣混合。再循環(huán)空氣和離開壓縮空氣排放管路40的空氣的混合物最終從混合單元52被引入到飛機機艙48中。在調(diào)節(jié)空氣管路56中設(shè)置有膨脹閥60和用于控制通過調(diào)節(jié)空氣管路56的調(diào)節(jié)空氣的流動的控制閥58，調(diào)節(jié)空氣管路56在壓縮空氣預冷器36的上游從壓縮空氣供應管路30分出，并在混合單元52的下游通往壓縮空氣排放管路40。
[0052]環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28被連接到環(huán)境空氣排放管路62。環(huán)境空氣排放管路62通往壓縮空氣排放管路40，從而離開環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣經(jīng)由壓縮空氣排放管路40和混合單元52被供應到飛機機艙48。環(huán)境空氣排放管路62包括第一環(huán)境空氣排放管路分支62a和第二環(huán)境空氣排放管路分支62b，第一環(huán)境空氣排放管路分支62a在壓縮空氣渦輪機50的上游通往壓縮空氣排放管路40，第二環(huán)境空氣排放管路分支62b在壓縮空氣渦輪機50的下游通往壓縮空氣排放管路40。經(jīng)由第一環(huán)境空氣排放管路分支62a，流過環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣可被供應到壓縮空氣排放管路40的高壓區(qū)域。相反地，第二環(huán)境空氣排放管路分支62b用于將流過環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣引導到壓縮空氣排放管路40的低壓區(qū)域。
[0053]由于流過環(huán)境空氣供應管路12并在之后經(jīng)過環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28、環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣從飛機的周圍環(huán)境14被引導到環(huán)境空氣供應管路12中，所以流過環(huán)境空氣供應管路12和環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣的壓力根據(jù)環(huán)境壓力以及由此配備有飛機空調(diào)系統(tǒng)10的飛機的巡航高度而變化。因此，飛機空調(diào)系統(tǒng)10進一步包括控制單元64，控制單元64根據(jù)流過環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣的壓力控制流過環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣向第一和第二環(huán)境空氣排放管路分支62a、62b中的供應。
[0054]特別地，如果流過環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣的壓力超過預定閾值，通過適當?shù)乜刂圃O(shè)置在環(huán)境空氣排放管路62中的三通閥66，則控制單元64提供流過環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣向第一環(huán)境空氣排放管路分支62a以及進一步向壓縮空氣排放管路40的高壓區(qū)域中的供應。進一步，如果流過環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣的壓力低于預定閾值，再次通過適當控制三通閥66，控制單元64提供流過環(huán)境空氣排放管路62的環(huán)境空氣向第二環(huán)境空氣排放管路分支62b以及進一步向壓縮空氣排放管路40的低壓區(qū)域中的供應。
[0055]飛機空調(diào)系統(tǒng)10進一步包括配備有制冷劑回路70的制冷裝置68。例如R134A (CH2F-CF3)、C02、R-245fa (1，I, I, 3，3-五氟丙烷)或低壓HFC制冷劑的兩相制冷劑循環(huán)通過制冷裝置68的制冷劑回路70。制冷劑壓縮機72和制冷劑液化器74被設(shè)置在制冷劑回路70中。制冷劑存儲容器76在制冷劑液化器74的下游被設(shè)置在制冷劑回路70中，其用于接收和存儲離開制冷劑液化器74的液態(tài)聚集態(tài)的制冷劑。第一膨脹閥78在環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28的上游被設(shè)置在制冷劑回路70中，而第二膨脹閥80在壓縮空氣冷卻設(shè)備38的上游被設(shè)置在制冷劑回路70中。制冷劑壓縮機72被設(shè)計為離心式壓縮機的形式，并用于壓縮流過制冷劑回路70的兩相制冷劑。制冷劑液化器74被設(shè)計為換熱器的形式，并被設(shè)置在沖壓空氣通道22中，從而兩相制冷劑在流過制冷劑液化器74時通過將熱量傳遞至流過沖壓空氣通道22的沖壓空氣而被冷卻。
[0056]環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28和壓縮空氣冷卻設(shè)備38被設(shè)計為設(shè)置在制冷裝置68的制冷劑回路70中的制冷劑蒸發(fā)器的形式。因而，在環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28中經(jīng)由環(huán)境空氣供應管路12供應到環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28的環(huán)境空氣通過兩相制冷劑在由于來自流過環(huán)境空氣供應管路12的環(huán)境空氣的熱能的傳遞而從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)聚集態(tài)時釋放的冷卻能而被冷卻。類似地，在壓縮空氣冷卻設(shè)備38中經(jīng)由壓縮空氣供應管路30供應到壓縮空氣冷卻設(shè)備38的壓縮空氣通過兩相制冷劑在由于來自流過壓縮空氣供應管路30的環(huán)境空氣的熱能的傳遞而從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)聚集態(tài)時釋放的冷卻能而被冷卻。
[0057]環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28被設(shè)計為換熱器的形式，并提供流過制冷裝置68的制冷劑回路70的兩相制冷劑與經(jīng)由環(huán)境空氣供應管路12供應到環(huán)境空氣冷卻設(shè)備28的環(huán)境空氣之間的熱接觸。類似地，壓縮空氣冷卻設(shè)備38被設(shè)計為換熱器的形式，并提供流過制冷裝置68的制冷劑回路70的兩相制冷劑與經(jīng)由壓縮空氣供應管路30供應到壓縮空氣冷卻設(shè)備38的壓縮空氣之間的熱接觸。然而，制冷劑回路70不與環(huán)境空氣或壓縮空氣流體連通。
[0058]壓縮空氣渦輪機50和環(huán)境空氣壓縮機18被設(shè)置在共同的軸82上，以允許環(huán)境空氣壓縮機18被壓縮空氣渦輪機50驅(qū)動并與壓縮空氣渦輪機50以相同的速度操作。如特別從圖2變得明顯的，壓縮空氣渦輪機50和環(huán)境空氣壓縮機18經(jīng)由液體軸承、氣體軸承或磁力軸承84被支撐。進一步，壓縮空氣渦輪機50和制冷裝置68的制冷劑壓縮機72經(jīng)由設(shè)置在承載壓縮空氣渦輪機50以及環(huán)境空氣壓縮機18的軸部82a與承載制冷裝置68的制冷劑壓縮機72的軸部82b之間的磁力耦合器86而被聯(lián)接。磁力耦合器86允許制冷裝置68的制冷劑壓縮機72和壓縮空氣渦輪機50以相同的速度操作，然而，其中假如通過壓縮空氣渦輪機50輸入到制冷劑壓縮機72的扭矩超過預定最大值，則磁力耦合器86的滑脫對制冷劑壓縮機72的速度提供限制。制冷劑壓縮機72經(jīng)由磁力軸承88被支撐在軸部82b上。
[0059]如圖3所示，壓縮空氣渦輪機50、環(huán)境空氣壓縮機18和制冷劑壓縮機72構(gòu)成組件90的組成部分，組件90為緊湊設(shè)計并因此僅需要小的安裝空間。包括壓縮空氣渦輪機50、環(huán)境空氣壓縮機18和制冷劑壓縮機72的組件被連接到軸部82c，軸部82c承載用于將沖壓空氣傳送通過沖壓空氣通道22的傳送設(shè)備24 (見圖1)。于是，用于將沖壓空氣傳送通過沖壓空氣通道22的傳送設(shè)備24也與壓縮空氣渦輪機50設(shè)置在共同的軸上，并因此也因壓縮空氣渦輪機50驅(qū)動且與壓縮空氣渦輪機50以相同的速度操作。
[0060]如圖3所示，密封殼體92的制冷劑壓縮機72包括密封殼體92。密封殼體92防止在密封殼體92的制冷劑回路70中循環(huán)的制冷劑離開殼體92。由于制冷劑壓縮機72以無接觸的方式經(jīng)由磁力耦合器86被聯(lián)接到壓縮空氣渦輪機50，所以密封殼體92也可被設(shè)計為提供靜密封。制冷劑壓縮機72和環(huán)境空氣壓縮機18被提供有徑向定向的入口 94。壓縮空氣渦輪機50的出口包括錐形軸向擴散器96，但是也可被提供有徑向擴散器。
[0061]在飛機空調(diào)系統(tǒng)10操作期間，冷卻的環(huán)境空氣和從飛機發(fā)動機32排出的冷卻的和膨脹的壓縮空氣的混合物被供應到混合單元52。因而，從飛機發(fā)動機32排出的壓縮空氣的量以及由此飛機的燃料消耗可被減少。進一步，飛機機艙48中需要的新鮮空氣的供應可被確保。而且，由于利用兩相制冷劑操作的制冷裝置68的較高冷卻能力，飛機空調(diào)系統(tǒng)10可以特別高的能量效率進行操作。
【權(quán)利要求】
1.一種飛機空調(diào)系統(tǒng)(10)，包括: 環(huán)境空氣供應管路(12)，允許環(huán)境空氣流從中通過； 環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)，被連接到所述環(huán)境空氣供應管路(12)并適于冷卻流過所述環(huán)境空氣供應管路(12)的環(huán)境空氣； 環(huán)境空氣排放管路(62)，被連接到所述環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)并能連接到飛機機艙(48)； 壓縮空氣供應管路(30)，允許壓縮空氣流從中通過； 壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)，被連接到所述壓縮空氣供應管路(30)并適于冷卻流過所述壓縮空氣供應管路(30)的壓縮空氣； 壓縮空氣排放管路(40)，被連接到所述壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)并能連接到所述飛機機艙(48);以及 制冷裝置(68)，該制冷裝置(68)包括允許兩相制冷劑流從中通過的制冷劑回路(70)，并且該制冷裝置￠8)被設(shè)計為在所述兩相制冷劑流過所述制冷劑回路(70)時將所述兩相制冷劑從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)聚集態(tài)，并隨后將所述兩相制冷劑再次從氣態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變回到液態(tài)聚集態(tài)，所述制冷裝置￠8)的制冷劑回路(70)適于將冷卻能供應到所述環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)和所述壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機空調(diào)系統(tǒng)， 其中所述制冷裝置￠8)包括制冷劑壓縮機(72)、制冷劑液化器(74)和制冷劑存儲容器(76)中的至少一個，其中所述制冷劑液化器(74)優(yōu)選被熱聯(lián)接到?jīng)_壓空氣通道(22)，以便將來自所述制冷劑液化器(74)的熱能輸送到流過所述沖壓空氣通道(22)的沖壓空氣，并且其中所述制冷劑存儲容器(76)優(yōu)選在所述制冷劑液化器(74)的下游被設(shè)置在所述制冷裝置(68)的制冷劑回路(70)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機空調(diào)系統(tǒng)， 其中所述環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)和所述壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)中的至少一個被設(shè)計為設(shè)置在所述制冷裝置￠8)的制冷劑回路(70)中的制冷劑蒸發(fā)器的形式，其中所述環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)優(yōu)選在第一膨脹閥(78)的下游被設(shè)置在所述制冷裝置￠8)的制冷劑回路(70)中，并且其中所述壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)優(yōu)選在第二膨脹閥(80)的下游被設(shè)置在所述制冷裝置出8)的制冷劑回路(70)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機空調(diào)系統(tǒng)， 進一步包括下列中的至少一個: 冷凝器(42)，被設(shè)置在所述壓縮空氣排放管路(40)中； 水分離器(44)，被設(shè)置在所述壓縮空氣排放管路(40)中； 壓縮空氣渦輪機(50)，由流過所述壓縮空氣排放管路(40)的壓縮空氣驅(qū)動，并優(yōu)選被聯(lián)接到所述制冷裝置￠8)的制冷劑壓縮機(72)，以便驅(qū)動所述制冷裝置￠8)的制冷劑壓縮機(72)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機空調(diào)系統(tǒng)， 其中所述環(huán)境空氣排放管路￠2)通往所述壓縮空氣排放管路(40)，并優(yōu)選包括在所述壓縮空氣渦輪機(50)的上游通往所述壓縮空氣排放管路(40)的第一環(huán)境空氣排放管路分支(62a)和在所述壓縮空氣渦輪機(50)的下游通往所述壓縮空氣排放管路(40)的第二環(huán)境空氣排放管路分支(62b)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的飛機空調(diào)系統(tǒng)， 進一步包括控制單元(64)，該控制單元(64)適于根據(jù)流過所述環(huán)境空氣排放管路(62)的環(huán)境空氣的壓力控制流過所述環(huán)境空氣排放管路(40)的環(huán)境空氣向所述第一環(huán)境空氣排放管路分支(62a)和所述第二環(huán)境空氣排放管路分支^2b)中的供應。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機空調(diào)系統(tǒng)， 進一步包括下列中的至少一個: 環(huán)境空氣壓縮機(18)，被設(shè)置在所述環(huán)境空氣供應管路(12)中，并優(yōu)選被聯(lián)接到所述壓縮空氣渦輪機(50)，以便由所述壓縮空氣渦輪機(50)驅(qū)動； 環(huán)境空氣預冷器(20)，被設(shè)置在所述環(huán)境空氣供應管路(12)中，并優(yōu)選被熱聯(lián)接到所述沖壓空氣通道(22)，以便將來自所述環(huán)境空氣預冷器(20)的熱能輸送到流過所述沖壓空氣通道(22)的沖壓空氣；以及 壓縮空氣預冷器(36)，被設(shè)置在所述壓縮空氣供應管路(30)中，并優(yōu)選被熱聯(lián)接到所述沖壓空氣通道(22)，以便將來自所述壓縮空氣預冷器(36)的熱能輸送到流過所述沖壓空氣通道(22)的沖壓空氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛機空調(diào)系統(tǒng)， 其中所述壓縮空氣渦輪機(50)和所述環(huán)境空氣壓縮機(18)被布置在共同的軸(82a)上，其中所述壓縮空氣渦輪機(50)經(jīng)由磁力耦合器(86)被聯(lián)接到所述制冷裝置￠8)的制冷劑壓縮機(72)，并且其中至少所述制冷裝置￠8)的制冷劑壓縮機(72)包括密封殼體(92)。
9.一種操作飛機空調(diào)系統(tǒng)(10)的方法，包括以下步驟: 將環(huán)境空氣流引導通過環(huán)境空氣供應管路(12)； 借助環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)冷卻流過所述環(huán)境空氣供應管路(12)的環(huán)境空氣；將由所述環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)冷卻的環(huán)境空氣供應到環(huán)境空氣排放管路(62)中，該環(huán)境空氣排放管路￠2)能連接到飛機機艙(48)； 將壓縮空氣流引導通過壓縮空氣供應管路(30)； 借助壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)冷卻流過所述壓縮空氣供應管路(30)的壓縮空氣；將由所述壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)冷卻的壓縮空氣供應到壓縮空氣排放管路(40)中，該壓縮空氣排放管路(40)能連接到所述飛機機艙(48);以及 將冷卻能從制冷裝置￠8)的制冷劑回路(70)供應到所述環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)和所述壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)，所述制冷劑回路(70)允許兩相制冷劑流從中通過，并且所述制冷裝置￠8)被設(shè)計為在所述兩相制冷劑流過所述制冷劑回路(70)時將所述兩相制冷劑從液態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)聚集態(tài)，并隨后將所述兩相制冷劑再次從氣態(tài)聚集態(tài)轉(zhuǎn)變回到液態(tài)聚集態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法， 其中所述制冷裝置￠8)包括制冷劑壓縮機(72)、制冷劑液化器(74)和制冷劑存儲容器(76)中的至少一個，其中優(yōu)選地，來自熱聯(lián)接到?jīng)_壓空氣通道(22)的所述制冷劑液化器(74)的熱能被輸送到流過所述沖壓空氣通道(22)的沖壓空氣，并且其中所述制冷劑存儲容器(76)優(yōu)選在所述制冷劑液化器(74)的下游被設(shè)置在所述制冷裝置￠8)的制冷劑回路(70)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法， 其中流過所述環(huán)境空氣供應管路(12)的環(huán)境空氣借助環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)而被冷卻，所述環(huán)境空氣冷卻設(shè)備(28)被設(shè)計為優(yōu)選在第一膨脹閥(78)的下游被設(shè)置在所述制冷裝置￠8)的制冷劑回路(70)中的制冷劑蒸發(fā)器的形式，并且其中流過所述壓縮空氣供應管路(30)的壓縮空氣借助壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)而被冷卻，所述壓縮空氣冷卻設(shè)備(38)被設(shè)計為優(yōu)選在第二膨脹閥(80)的下游被設(shè)置在所述制冷裝置￠8)的制冷劑回路(70)中的制冷劑蒸發(fā)器的形式。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 進一步包括下列中的至少一個: 借助設(shè)置在所述壓縮空氣排放管路(40)中的冷凝器(42)冷卻流過所述壓縮空氣排放管路(40)的壓縮空氣； 借助設(shè)置在所述壓縮空氣排放管路(40)中的水分離器(44)從流過所述壓縮空氣排放管路(40)的壓縮空氣中分離水； 借助設(shè)置在所述壓縮空氣排放管路(40)中的壓縮空氣渦輪機(50)使流過所述壓縮空氣排放管路(40)的壓縮空氣進行膨脹，所述壓縮空氣渦輪機(50)優(yōu)選被聯(lián)接到所述制冷裝置￠8)的制冷劑壓縮機(72)并驅(qū)動所述制冷裝置￠8)的制冷劑壓縮機(72)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法， 其中流過所述環(huán)境空氣排放管路￠2)的環(huán)境空氣被供應到所述壓縮空氣排放管路(40)，其中所述環(huán)境空氣排放管路￠2)優(yōu)選包括在所述壓縮空氣渦輪機(50)的上游通往所述壓縮空氣排放管路(40)的第一環(huán)境空氣排放管路分支(62a)和在所述壓縮空氣渦輪機(50)的下游通往所述壓縮空氣排放管路(40)的第二環(huán)境空氣排放管路分支(62b)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的飛機空調(diào)系統(tǒng)， 其中流過所述環(huán)境空氣排放管路￠2)的環(huán)境空氣向所述第一環(huán)境空氣排放管路分支(62a)和所述第二環(huán)境空氣排放管路分支^2b)中的供應根據(jù)流過所述環(huán)境空氣排放管路(62)的環(huán)境空氣的壓力而被控制。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法， 進一步包括下列中的至少一個: 借助設(shè)置在所述環(huán)境空氣供應管路(12)中的環(huán)境空氣壓縮機(18)壓縮流過所述環(huán)境空氣供應管路(12)的環(huán)境空氣，其中所述環(huán)境空氣壓縮機(18)優(yōu)選被聯(lián)接到所述壓縮空氣渦輪機50，以便由所述壓縮空氣渦輪機(50)驅(qū)動； 借助設(shè)置在所述環(huán)境空氣供應管路(12)中的環(huán)境空氣預冷器(20)對流過所述環(huán)境空氣供應管路(12)的環(huán)境空氣進行預冷卻，其中所述環(huán)境空氣預冷器(20)優(yōu)選被熱聯(lián)接到所述沖壓空氣通道(22)，以便將來自所述環(huán)境空氣預冷器(20)的熱能輸送到流過所述沖壓空氣通道(22)的沖壓空氣；以及 借助設(shè)置在所述壓縮空氣供應管路(30)中的壓縮空氣預冷器(36)對流過所述壓縮空氣供應管路(30)的壓縮空氣進行預冷卻，其中所述壓縮空氣預冷器(36)優(yōu)選被熱聯(lián)接到所述沖壓空氣通道(22)，以便將來自所述壓縮空氣預冷器(36)的熱能輸送到流過所述沖壓空氣通道(22)的沖壓空氣。
【文檔編號】B64D13/08GK104276287SQ201410318226
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】弗蘭克·克林佩勒, 恩里科·克勞斯納, 烏韋·甘佩, 斯特芬·格萊, 馬利奧·拉達茨, 烏爾里克·黑塞 申請人:空中客車作業(yè)有限公司