用于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的除水裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的除水裝置，包括：一個(gè)或多個(gè)濾板，位于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的混合腔中，用于對(duì)通過混合腔的混合空氣中的液態(tài)水進(jìn)行過濾，其中該濾板被配置為可以相對(duì)于該混合腔的軸傾斜，并且其傾斜角度可調(diào)整以改變混合空氣過濾量的大小。
【專利說明】用于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的除水裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的除水裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的基本功能是將來自外界大氣的空氣經(jīng)過空調(diào)組件的處理后，調(diào)節(jié)成座艙需要的溫度、濕度適宜的空調(diào)空氣，這些空調(diào)空氣經(jīng)由空調(diào)管道分配到座艙內(nèi)。
[0003]商用飛機(jī)通常運(yùn)營范圍廣，使用環(huán)境特殊，其外部環(huán)境變化較大，因此在某些地區(qū)或某些地區(qū)的熱天工況下，外部大氣的濕度較大。這些濕度較大的外部空氣經(jīng)過飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的制冷組件的降溫處理后，空氣溫度降低而相對(duì)濕度增大。當(dāng)空氣的相對(duì)濕度達(dá)到100 %時(shí)，空氣中就會(huì)有液態(tài)水存在，進(jìn)一步地，當(dāng)空調(diào)空氣中的液態(tài)水達(dá)到一定濃度時(shí)，就會(huì)隨空調(diào)分配管道進(jìn)入艙內(nèi)，形成“艙內(nèi)雨”。
[0004]例如，在溫度和濕度通常都較高的海南三亞地區(qū)，7月份大氣含濕量達(dá)到19g/kg干空氣，該濕度對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度是23.5°C，S卩外界的空氣絕對(duì)濕度不變、溫度降低到23.5 °C時(shí)，空氣中就會(huì)有液態(tài)水析出，這就是空氣中的液態(tài)水。
[0005]另一方面，當(dāng)艙內(nèi)濕度較大時(shí)，再循環(huán)空氣的濕度也會(huì)較大，而再循環(huán)空氣的溫度較高，這使得再循環(huán)空氣中的水分在進(jìn)入混合腔之前以氣態(tài)的形式存在。當(dāng)再循環(huán)空氣進(jìn)入混合腔后，與來自空調(diào)組件的新鮮空調(diào)空氣混合，溫度迅速降低。當(dāng)該溫度低于混合空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，混合空氣中的水分就會(huì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)。
[0006]進(jìn)一步地，當(dāng)空氣溫度低于0°C時(shí)，空氣中的液態(tài)水會(huì)形成冰粒，從而使空調(diào)系統(tǒng)制冷組件下游的冷凝器發(fā)生冰堵。
[0007]為有效地防止冰堵現(xiàn)象的發(fā)生，目前的三輪式制冷組件都不能把空調(diào)組件出口的空氣溫度降的過低。雖然三輪式空調(diào)組件是高壓除水，除水效率相對(duì)于早期的空調(diào)組件已有所提高，但是由于三輪式空調(diào)組件受冷凝器冰堵的影響，并不能把空調(diào)空氣中的水分都除去。因此，在外界空氣濕度較大的工況下(如地面熱天時(shí))，經(jīng)過空調(diào)組件的空調(diào)空氣中總是還有液態(tài)水，甚至冰。目前更新型的全電式空調(diào)組件的除水效率也會(huì)受到空氣壓力條件和除水器的效率限制而不能有效除去空調(diào)組件空氣中的水分。
[0008]這些未被及時(shí)除去的液態(tài)水或冰經(jīng)常會(huì)順著空調(diào)管道進(jìn)入駕駛艙和客艙內(nèi)，機(jī)組人員和乘客會(huì)感覺到艙內(nèi)滴水現(xiàn)象，從而降低座艙的舒適度。
[0009]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的三輪式空調(diào)系統(tǒng)的除水機(jī)制的示意圖。如圖1中所示，在空調(diào)組件的冷凝器和回?zé)崞髦g加裝水分離器，該水分離器利用機(jī)械的方式增加水滴的動(dòng)量，將空氣中的游離水滴除去。然而，受空氣溫度限制，空氣中的水分并不都析出成游離水滴，空氣中多余的水分會(huì)在空氣經(jīng)過渦輪后進(jìn)一步形成游離水滴，而這部分游離水滴經(jīng)過渦輪后形成的游離水滴通常會(huì)隨著空氣進(jìn)入座艙內(nèi)，降低座艙乘員的舒適性，同時(shí)也會(huì)造成機(jī)身結(jié)構(gòu)腐蝕，或增大艙內(nèi)電器設(shè)備的故障率。
[0010]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的四輪式空調(diào)系統(tǒng)的除水機(jī)制的示意圖。與圖1中類似，圖2中的四輪式空調(diào)系統(tǒng)也在空調(diào)組件的冷凝器和回?zé)崞髦g加裝了水分離器用于去除空氣中的游離水滴。然而，雖然這種四輪式空調(diào)系統(tǒng)的除水效率略高于三輪式空調(diào)系統(tǒng)，但仍無法除去混合腔內(nèi)再生的液態(tài)水。
[0011]因此，上述空調(diào)系統(tǒng)都無法有效控制進(jìn)入座艙的空氣中的液態(tài)水含量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出了一種通過在空調(diào)組件的下游，在空調(diào)空氣進(jìn)入座艙之iu對(duì)空調(diào)空氣進(jìn)彳丁進(jìn)一步除水處理，以調(diào)節(jié)進(jìn)入座艙的空調(diào)空氣中的水含量從而提聞座艙舒適度的方案。
[0013]具體而言，本發(fā)明通過在混合腔內(nèi)加裝除水設(shè)施(如濾板)，進(jìn)一步去除了空調(diào)空氣中的液態(tài)水。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的除水裝置，包括:一個(gè)或多個(gè)濾板，位于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的混合腔中，用于對(duì)通過混合腔的混合空氣中的液態(tài)水進(jìn)行過濾，其中該濾板被配置為可以相對(duì)于該混合腔的軸傾斜，并且其傾斜角度可調(diào)整以改變?yōu)V板對(duì)混合空氣的過濾量。
[0015]在一種實(shí)現(xiàn)中，該除水裝置還包括:一個(gè)或多個(gè)濕度傳感器，其被配置為用于感測(cè)空調(diào)空氣或者混合空氣中的液態(tài)水的含量，以及控制器，其被配置為接收濕度傳感器感測(cè)到的液態(tài)水的含量，將該含量與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，以生成濾板調(diào)節(jié)信號(hào)，該濾板調(diào)節(jié)信號(hào)用于調(diào)節(jié)所述濾板的傾斜角度。
[0016]在一種實(shí)現(xiàn)中，該除水裝置還包括:一個(gè)或多個(gè)濾板調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)濾板調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器耦接到對(duì)應(yīng)的濾板，用于根據(jù)來自控制器的濾板調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)濾板的傾斜角度。
[0017]在一種實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)或多個(gè)濕度傳感器位于空調(diào)組件的水分離器的下游，來自空調(diào)組件的空調(diào)空氣的出口處，和/或所述混合腔的入口和出口處。
[0018]在一種實(shí)現(xiàn)中，該除水裝置還包括:排水管，其位于混合腔的底部，用于將濾板過濾掉的液態(tài)水排出混合腔。
[0019]在一種實(shí)現(xiàn)中，該除水裝置進(jìn)一步包括:壓力傳感器，其位于混合腔的出口處，用于感測(cè)混合腔的出口處的空氣壓力，并且其中該控制器接收壓力傳感器所感測(cè)到的空氣壓力值，并且當(dāng)確定空氣壓力值減小時(shí)，生成風(fēng)扇控制信號(hào)，以提高再循環(huán)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
[0020]利用本發(fā)明的方案，彌補(bǔ)了飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中的空調(diào)組件中的除水器的不足，提高了除水效率，同時(shí)增強(qiáng)了空調(diào)空氣的溫度均勻性，有效防止液態(tài)水進(jìn)入駕駛艙和客艙，提高了機(jī)組人員和乘客的舒適度。
[0021]進(jìn)一步地，通過調(diào)節(jié)再循環(huán)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，提高了再循環(huán)空氣和新鮮空氣的混合效率，改善了空調(diào)送風(fēng)溫度的均勻性，提高了機(jī)組人員和乘客的舒適度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]通過參考附圖所給出的本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的描述之后，將更好地理解本發(fā)明，并且本發(fā)明的其他目的、細(xì)節(jié)、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。在附圖中:
[0023]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的三輪式空調(diào)系統(tǒng)的除水機(jī)制的示意圖；
[0024]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的四輪式空調(diào)系統(tǒng)的除水機(jī)制的示意圖；
[0025]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的用于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的除水裝置的示意圖；
[0026]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的除水裝置的運(yùn)行原理的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了使本發(fā)明更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0028]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的用于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的除水裝置10的示意圖。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的除水裝置10的運(yùn)行原理的示意圖。除水裝置10例如可以實(shí)現(xiàn)在飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的混合腔(如圖1、圖2中所示)中，該混合腔用于將來自空調(diào)組件的空調(diào)空氣和來自再循環(huán)組件的再循環(huán)空氣混合并將混合空氣送入駕駛艙和客艙中。
[0029]如圖3中所示，除水裝置10包括一個(gè)或多個(gè)濾板2，濾板2位于混合腔中、混合空氣進(jìn)入座艙的通路中，用于對(duì)通過混合腔的混合空氣中的液態(tài)水進(jìn)行過濾。濾板2可以被配置為可以相對(duì)于混合腔的軸傾斜，并且其傾斜角度可以調(diào)整以改變?yōu)V板對(duì)混合空氣的過濾量。
[0030]在本文的描述中，濾板2的傾斜角度是指濾板2與混合腔的軸線之間的夾角。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，傾斜角度的定義并不局限于此，而是可以有其他的定義。例如，可以將傾斜角度定義為濾板2與混合腔的底板之間的夾角，在這種情況下，以下描述中關(guān)于傾斜角度調(diào)節(jié)的部分需要相反地執(zhí)行。
[0031]濾板2可以使用任何當(dāng)前已知或未來設(shè)計(jì)的能夠過濾空氣中的液態(tài)水、同時(shí)又能保證空氣流速的物理或化學(xué)方式實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，濾板2采用物理方式進(jìn)行除水，以避免更換濾板造成的不便。
[0032]除水裝置10還包括一個(gè)或多個(gè)濕度傳感器4，其被設(shè)置為用于感測(cè)空調(diào)空氣或者混合空氣中的液態(tài)水的含量，并且將感測(cè)到的液態(tài)水的含量發(fā)送給控制器5。
[0033]例如，濕度傳感器4可以位于空調(diào)組件的水分離器的下游，來自空調(diào)組件的空調(diào)空氣的出口處，和/或混合腔入口和出口處，用于感測(cè)相應(yīng)位置處的空氣中的液態(tài)水含量。然而，本發(fā)明并不局限于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，濕度傳感器4可以位于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中任意能夠感測(cè)空調(diào)空氣和/或再循環(huán)空氣(或者混合空氣)中的液態(tài)水含量的位置處。
[0034]在一種實(shí)現(xiàn)中，還可以將濕度傳感器4實(shí)現(xiàn)在混合腔的底板處，此時(shí)可以使用水量探測(cè)器來實(shí)現(xiàn)濕度傳感器4，用于探測(cè)被濾板2過濾的、匯聚在混合腔的底板處的水量。通過這種方式所探測(cè)到的水量也能夠間接指示空氣中的液態(tài)水的含量。
[0035]控制器5被配置為接收濕度傳感器4感測(cè)到的液態(tài)水的含量，將該含量與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，以生成濾板調(diào)節(jié)信號(hào)，用于調(diào)節(jié)濾板的傾斜角度。
[0036]這里，預(yù)定閾值是指在保證座艙舒適度情況下所能接受的座艙內(nèi)空氣濕度的上限值。當(dāng)濕度傳感器4感測(cè)到的液態(tài)水的含量大于該預(yù)定閾值時(shí)，表示需要對(duì)進(jìn)入座艙的混合空氣進(jìn)一步除水，以保證座艙舒適度。在這種情況下，控制器5生成相應(yīng)的濾板調(diào)節(jié)信號(hào)，以指示調(diào)大濾板2的傾斜角度。
[0037]在另一種情況下，當(dāng)濕度傳感器4感測(cè)到的液態(tài)水的含量較低時(shí)(例如當(dāng)飛機(jī)處于巡航狀態(tài)時(shí))，控制器5生成相應(yīng)的濾板調(diào)節(jié)信號(hào)，以指示調(diào)小濾板2的傾斜角度。
[0038]除水裝置10還包括一個(gè)或多個(gè)濾板調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器1，每個(gè)濾板調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器1耦接到對(duì)應(yīng)的濾板2，用于根據(jù)來自控制器5的濾板調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)濾板2的傾斜角度。濾板2的傾斜角度的改變將改變混合空氣過濾量的大小，從而改變對(duì)混合空氣中的液態(tài)水的過濾程度。
[0039]濾板2過濾掉的液態(tài)水在混合腔底部匯聚。除水裝置10還可以包括排水管7，其位于混合腔的底部，用于將濾板2過濾掉的液態(tài)水排出混合腔，從而達(dá)到排水的目的。所排出的液態(tài)水可以進(jìn)一步通過飛機(jī)的排水系統(tǒng)排至艙外。
[0040]在一種實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)濾板2的傾斜角度較大時(shí)(例如由于溫度傳感器4感測(cè)到的液態(tài)水的含量大于預(yù)定閾值，濾板調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器1調(diào)大濾板2的傾斜角度時(shí))，混合腔內(nèi)的混合空氣的過濾量增大，從而空氣流阻增大。在這種情況下，混合腔出口處的壓力降低，下游的送風(fēng)壓力和送風(fēng)速度受到影響。
[0041]為此，除水裝置10還可以包括壓力傳感器6，其位于混合腔的出口處，用于感測(cè)混合腔的出口處的空氣壓力，并將感測(cè)到的空氣壓力值傳送給控制器5。
[0042]當(dāng)控制器5確定接收到的來自壓力傳感器6的空氣壓力值減小時(shí)，生成相應(yīng)的風(fēng)扇控制信號(hào)，用于提高再循環(huán)風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)速。這里，再循環(huán)風(fēng)扇3是飛機(jī)的再循環(huán)組件的一部分，用于將通過再循環(huán)過濾器的空氣送入混合腔，以與來自空調(diào)組件的空調(diào)空氣一起通過混合腔重新分配到座艙中。
[0043]另一方面，當(dāng)濕度傳感器4感測(cè)到的液態(tài)水的含量較低時(shí)(例如當(dāng)飛機(jī)處于巡航狀態(tài)時(shí))，控制器5可以生成相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)，以將濾板2的傾斜角度調(diào)節(jié)到較小的角度，減小濾板對(duì)混合空氣的過濾量，同時(shí)將再循環(huán)風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)速降低至滿足混合腔的出口壓力的水平。
[0044]利用根據(jù)本發(fā)明的上述除水裝置，通過實(shí)時(shí)地根據(jù)混合空氣中液態(tài)水的含量驅(qū)動(dòng)濾板調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器來改變?yōu)V板的傾斜角度，能夠有效去除空調(diào)空氣中的液態(tài)水和冰，同時(shí)又能改善再循環(huán)空氣與新鮮空氣的混合效果。
[0045]進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，還能夠通過實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)再循環(huán)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，彌補(bǔ)由于濾板傾斜角度變大而造成的混合腔出口壓力下降，從而改善了空調(diào)送風(fēng)的溫度均勻性，進(jìn)一步提高了乘坐舒適度。
[0046]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，結(jié)合本申請(qǐng)的實(shí)施例描述的各種示例性的邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可以實(shí)現(xiàn)成電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或二者的組合。為了清楚地表示硬件和軟件之間的這種可互換性，上文對(duì)各種示例性的部件、塊、模塊、電路和步驟均圍繞其功能進(jìn)行了一般性描述。至于這種功能是實(shí)現(xiàn)成硬件還是實(shí)現(xiàn)成軟件，取決于特定的應(yīng)用和施加在整個(gè)系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)約束條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以針對(duì)每種特定應(yīng)用，以變通的方式實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是，這種實(shí)現(xiàn)決策不應(yīng)解釋為背離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0047]本公開的以上描述用于使本領(lǐng)域的任何普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，本公開的各種修改都是顯而易見的，并且本文定義的一般性原理也可以在不脫離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下應(yīng)用于其它變形。因此，本發(fā)明并不限于本文所述的實(shí)例和設(shè)計(jì)，而是與本文公開的原理和新穎性特性的最廣范圍相一致。
【權(quán)利要求】
1.一種用于飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的除水裝置，包括: 一個(gè)或多個(gè)濾板，位于所述飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的混合腔中，用于對(duì)通過混合腔的混合空氣中的液態(tài)水進(jìn)行過濾，其中所述濾板被配置為可以相對(duì)于所述混合腔的軸傾斜，并且其傾斜角度可調(diào)整以改變混合空氣過濾量的大小。
2.如權(quán)利要求1所述的除水裝置，還包括: 一個(gè)或多個(gè)濕度傳感器，其被配置為用于感測(cè)空調(diào)空氣或者混合空氣中的液態(tài)水的含量，以及 控制器，其被配置為接收所述濕度傳感器感測(cè)到的液態(tài)水的含量，將該含量與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，以生成濾板調(diào)節(jié)信號(hào)，所述濾板調(diào)節(jié)信號(hào)用于調(diào)節(jié)所述濾板的傾斜角度。
3.如權(quán)利要求2所述的除水裝置，還包括: 一個(gè)或多個(gè)濾板調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)所述濾板調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)器耦接到對(duì)應(yīng)的濾板，用于根據(jù)來自所述控制器的濾板調(diào)節(jié)信號(hào)，調(diào)節(jié)所述濾板的傾斜角度。
4.如權(quán)利要求2所述的除水裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)濕度傳感器位于空調(diào)組件的水分離器的下游，來自空調(diào)組件的空調(diào)空氣的出口處，和/或所述混合腔的入口和出口處。
5.如權(quán)利要求1所述的除水裝置，還包括: 排水管，其位于所述混合腔的底部，用于將所述濾板過濾掉的液態(tài)水排出所述混合腔。
6.如權(quán)利要求2所述的除水裝置，進(jìn)一步包括: 壓力傳感器，其位于所述混合腔的出口處，用于感測(cè)所述混合腔的出口處的空氣壓力，并且 其中所述控制器接收所述壓力傳感器所感測(cè)到的空氣壓力值，并且當(dāng)確定所述空氣壓力值減小時(shí)，生成風(fēng)扇控制信號(hào)，以調(diào)節(jié)再循環(huán)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
【文檔編號(hào)】F24F13/22GK104251547SQ201410490541
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】孫學(xué)德, 李革萍, 簡(jiǎn)夕忠, 閆旭東, 程湛 申請(qǐng)人:中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司, 中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院