CN101448702A - 空气调节装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气调节装置(1)，包括：空气回路，其具有空气入口(5)、主风机(10)和空气出口(6)，设计为首选通过一个或多个软管连接到一个封闭空间，诸如停在地面上的飞机；制冷剂回路，其包括置于所述空气回路中以通过蒸发制冷剂来冷却空气的交换器/蒸发器(12)、压缩机(17)和用于在制冷剂回到交换器/蒸发器(12)之前对其进行冷凝的冷凝器(18)。所述热交换器/冷凝器(12)包括多个平行回路(19)，每个平行回路都具有至少一个调节阀(20)。所述空气回路还包括温度探头ST3，位于交换器/蒸发器(12)下游并且连接到用于控制所述调节阀(20)的模块，以调节制冷剂的流量，以便将该交换器/蒸发器(12)下游的空气温度维持在给定值范围内；所述空气回路也包括位于空气出口(6)处的压力探头SP1，连接到用于调节主风机(10)速度和/或功率的模块，以便使空气出口(6)处的压力不超过最大过压。所述制冷剂回路还包括压力探头SP3，其位于压缩机(17)的入口侧并且连接到用于调节由压缩机(17)吸入的制冷剂的质量流速的模块，以便将压缩机(17)入口侧的压力维持在给定值范围内。本发明还涉及一种空气调节方法。

Description

空气调节装置和方法
本发明涉及一种用于封闭空间的空气调节装置和方法，该封闭空间诸如停在地面上的飞机。
常常需要向封闭的空间输送调节后的空气，以维持适当的参数使得人和动物感到舒适，并利于装置的运行和/或商品的保存。对于调节后的空气，期望是至少把温度维持在一个明显独立于周围空气温度范围的空气。特别是，在停在地面上的飞机中，机上的空气调节系统不运行，机内温度便会迅速地变得对机上的乘客和人员非常不舒适，和/或损坏机上设备，诸如机上电子装置。为了避免这种情况的发生，技术人员都清楚地知道要使用必要时能移动的和/或自主式的空气调节装置向飞机内部输送调节后的空气，通常至少通过软管连接飞机与空气调节装置的空气出口，以便在机舱内和/或在行李舱内和/或航空电子舱内维持适当的温度。例如，在专利US 5,031,690和US 5,099,652，专利申请书DE 33 14 763 A1，在专利申请书JP 10-122607和在专利申请书US 2004/0045308A1中都已经描述过这样的空气调节装置。
特别是US 5,031,690、US 5,099,652和DE 33 14 763 A1所公开的空气调节装置，包括：
—空气回路，具有空气入口、主风机和空气出口，设计用于首选通过一个或多个软管连接到一个封闭空间，例如，地面上的飞机；以及
—制冷剂回路，包括置于所述空气回路中以通过蒸发制冷剂来冷却空气的交换器/蒸发器、压缩机和用于在制冷剂回到交换器/蒸发器之前对其进行冷凝的冷凝器。
在这些装置中，采用一种空气调节方法，包括下列步骤：
—通过主风机将周围空气推动进入回路；
—所述周围空气通过交换器/蒸发器，并在其中通过在交换器/蒸发器中循环流动的制冷剂流的蒸发来冷却；
—所述冷却的空气被推动通过空气出口，首选通过一个或多个软管流向明显地封闭空间，例如，地面上的飞机；
—所述制冷剂在交换器/蒸发器的下游的压缩机中被压缩；
—所述制冷剂在压缩机下游的冷凝器中冷凝。
然而，所有这些空气调节装置都有个缺点：只能在非常有限的范围内适应制冷能力。正如专利US 5,099,652前言所描述的，在全功率状态制冷和零状态制冷之间对空气温度进行简单地交替地调节。尽管比如说在诸如专利DE 33 14763 A1等文献中建议通过改变压缩机的功率来调节制冷能力。然而，这种调节的效果受到交换器/蒸发器固定参数的限制。因此，现有的空气调节装置和方法对于诸如周围空气的温度和湿度之类的环境参数的变化，适应性有限。此外，最佳运行参数之外的低效率和需要进行复杂的手动调整以调节制冷能力也会削弱该适应性。
现有技术条件下的空气调节装置的另一个非常重要的缺点是，对调节后的空气要进入的封闭空间的参数缺少适应性。每个封闭空间的特征由适当的流量/压力曲线来描述。这个特征可能是固定的，也可能是随时间而变化的。该封闭空间的流量/压力曲线可能变化，例如，根据封闭空间的大小而变化，其它适于封闭空间的的特征是所连接的环境状况以及时间中的某些变量，诸如，封闭空间(诸如停在地面上的飞机)中的布气套管的开启或变化。然而，现有技术条件下的空气调节装置没有安置使之适应流量/压力曲线的这种变化的模块。
这种适应性缺乏对于停在地面的飞机所用的空气调节装置而言尤其是个问题。这些飞机的容积变化可能极大，因而流量/压力曲线非常不一致。所以，每架飞机就流量和增压压力而言都具有其特定的特征集合。能够为诸如商务飞机的小型飞机准备的空气调节装置，不能为诸如大型客机的大型飞机准备的空气调节装置提供足够的调节后的空气流量。反之，为大型客机准备的空气调节装置具有这样大的通风能力，若将其连接到商务飞机上，飞机小机身的增压会在商务飞机内引起这样的超压，以致于可能将连接软管损坏。
此外，在同一架飞机上该流量/压力特征曲线也可能在该装置运行过程中变化，例如，该空气调节装置和飞机之间连接软管发生位移，或飞机内部布气网络阀门的开启和/或闭合。
因为制冷能力应该适应调节后的空气流量，空气调节装置中制冷能力可变性小同样限制了对具有不同流量/压力曲线的封闭空间的适应性。
因此，采用现有技术的空气调节装置，每个机场都必须设置专门适应每一种规格，甚至每一种型号的飞机的一大批空气调节装置。考虑到每一个装置的成本，因而这可能代表一笔非常巨大的固定投资，这对机场赢利是重大的冲击。
因而，本发明旨在提供一种空气调节的装置和方法，它对环境参数，对要冷却的封闭空间的不同流量/压力曲线具有很强的适应性，而又不损害冷却效率。
为了做到这一点，在本发明的空气调节装置中：
—所述交换器/蒸发器包括多个平行回路，每个平行回路都各自具有一个减压阀。
—所述空气回路还在交换器/蒸发器的下游包括温度探测器，连接到用于调节该各自的减压阀的模块，用以调节制冷剂流，以便将热交换器/蒸发器下游的空气温度维持在给定值范围内；以及空气出口处的压力探测器，连接到用于调节主风机速度和/或功率的模块，以便使空气出口处的压力不超过最大过压；以及
—所述制冷剂回路还包括压缩机的进气压力探测器，连接到用于调节压缩机的质量流的模块，以便将压缩机的进气压力维持在给定值范围内。
这样，便可以根据所述交换器/蒸发器下游的空气温度通过调节交换器/蒸发器中制冷剂的流量来调节制冷能力。因为上述控制模块只打开交换器/蒸发器单个回路的减压阀，以达到必需的制冷能力，在每一个打开的回路上制冷剂的流量可以停留在最佳点附近。在这样的情况下，当交换器/蒸发器的减压阀关闭时，便允许减小该压缩机所提供的制冷能力，调节压缩机的质量流，以便使压缩机进气口的压力维持在最佳运行状态范围内。该压缩机工作在低流量下，能量消耗便可以减小。该压缩机吸入的制冷剂质量流的调节可以以多种方式操作。例如旋转型压缩机，例如，螺旋式压缩机的情况下，该流量可以通过压缩机的旋转速度调节。在螺旋式压缩机中，流量同样可以通过压缩机容积型芯滑块的动作，改变螺旋的有效长度加以调节。流量的另一种调节方式是，若该压缩机包括多个平行安装的压缩机单元，则可以通过调节所运行的压缩机单元的数目来进行。类似地，在包括多个汽缸的活塞式压缩机的情况下，在这里每个汽缸都包括至少一个进气阀和至少一个增压阀，便可能以所述进气阀和增压阀的动作由技术人员用已知的方式调节压缩机的流量。最后，同样可以用一般处于压缩机外部的分流阀来调节压缩机的流量。
另外，对主风机的速度和/或功率进行调节以便为每个封闭空间产生最大的调节后的空气流量。因为交换器/蒸发器下游空气的温度，既取决于制冷能力，又取决于冷却空气的流量，把对主风机的速度和/或功率进行的调节与对各自的减压阀以及对压缩机吸入的制冷剂质量流的调节结合起来，上述具有的重要作用不仅在于自动调整空气流量，而且在于根据每个空间调整制冷能力。这样便可能，例如，将同一台空气调节装置用于不同尺寸的一大批飞机，而且不必对每个设备进行复杂的手动调整，而且在所有状况下都保持良好的效率。
所述空气回路最好还在空气出口处包括一个温度探测器，该温度探测器连接到用于调节主风机速度和/或功率的模块，以控制其流量，以便将空气出口处的温度维持在给定值范围内。这样便可以通过控制流量来对调节后的空气的温度进行调节。
所述冷凝器最好是通过空气冷却的冷凝器。该选择非常简单，并且避免了使用例如水箱等难以装入移动式和/或自主式装置中的模块。
所述通过空气冷却的冷凝器最好包括冷却风机和制冷剂压力探测器，连接到用于调节冷却风机速度和/或功率的模块上，以控制冷凝器的冷却，把冷凝器中制冷剂的压力维持在给定值范围内。这样可以调节冷却风机的速度和/或功率，以便使之适应流过该冷凝器的制冷剂流，并维持冷凝压力。
所述交换器/蒸发器最好可以在上述每个平行回路的出口还包括制冷剂温度探测器，连接到控制这些减压阀的模块上以调节制冷剂流，以便在所述交换器/蒸发器中确保制冷剂基本上全部流量都蒸发。这样可以优化交换器/蒸发器每个回路中制冷剂的流量，只让能够用所交换的热量蒸发的制冷剂在每一个回路中循环。
所述交换器/蒸发器最好在所述平行回路的出口处还包括制冷剂的压力探测器，连接到用于控制所述减压阀的模块，用以修正同一个平行回路出口处的由制冷剂温度探测器所测得的温度。
在高湿度的条件下，过高的制冷能力会致使交换器/蒸发器表面结霜，干扰和甚至阻塞空气通过交换器/蒸发器的流动，并因而引发空气调节装置的故障。为了避免出现这些问题，所述交换器/蒸发器最好可以包括交换器/蒸发器的表面温度探测器，连接到控制减压阀的模块以调节制冷剂的流量，以避免交换器/蒸发器的表面结霜。采用该与控制减压阀的模块相连接的探测器，可以调节制冷能力，以便把温度维持在结霜危险阈值之上。
在冷凝器和交换器/蒸发器之间，热源可以加热制冷剂流。若对该冷凝器中的冷却进行最优化调节，则制冷剂的温度应该刚好低于冷凝温度。因而加热或压力的轻微下降可能在制冷剂中形成气泡，可能不利于空气调节装置的最佳运行。因此，该制冷剂回路最好可以在冷凝器下游包括节热器回路，所述节热器回路包括主分支、带有减压阀的次分支、以及在减压阀下游所述主分支和所述次分支之间的热交换器，使得在运行时制冷剂的次流量，比如说转入所述次分支，以便在减压阀处膨胀，并通过热交换器对流过该主分支的制冷剂主流进行冷却，以避免在交换器/蒸发器的上游出现气泡。通过利用制冷剂次流的蒸发热，可以对向交换器/蒸发器提供的主流进行低温冷却，以防止交换器/蒸发器下游气泡的形成。
为了保证向自主模式的空气调节装置供电，该装置还可以包括耦合到发电机的热力发动机，最好是柴油机。
所述热力发动机最好包括一个发动机的冷却回路，该冷却回路包括：
—散热器，最好带有风机，以便冷却发动机的冷却液；
—辅助热交换器，位于所述空气回路中，最好位于所述交换器/蒸发器的下游，以便通过冷却发动机的冷却液来加热空气；以及
—三通阀，可以把发动机的冷却液引向散热器或引向辅助热交换器。
这些特征不仅允许排出热力发动机运行时产生的热量，而且当该装置在加热模式下运行时还可以利用这个热量来加热调节后的空气流。
所述空气回路最好还包括电加热装置，最好位于所述交换器/蒸发器的下游，带有一组电阻，最好用电缆接成多级；以及温度探测器，位于加热模块的下游，连接到用于控制该组电阻的模块以调节加热功率，以便将加热模块下游的空气温度维持在给定值范围内。这使在加热模式下运行的空气调节装置能对加热功率进行微调。
所述制冷剂最好可以是氢氟化物，最好是R134a。这样的制冷剂可以获得良好的能量效率，安全可靠，并能减轻对环境的冲击。
所述主风机最好可以是一种离心式风机。这样的风机可以用相对较小的尺寸提供大的空气流量。
所述压缩机最好可以是螺旋式压缩机。
所述装置最好可以是移动式和自主式的，以便，例如，向诸如地面上的飞机之类的移动平台提供调节后的空气。
下面参照附图对本发明的细节作出示例性而非限制性的描述。
图1代表根据本发明实施例的空气调节装置的侧视图；
图2代表同一空气调节装置的上视图；
图3是压力和流量曲线图；
图4代表同一空气调节装置的制冷剂回路示意图。
在图1和2中描绘的用于飞机的空气调节装置1包括安装在车轮3上的底座2，尽管作为替代方案其也可以是固定的，车身4配备有具有过滤器5’的空气入口5，和具有两个脉动入口7的空气出口6，在脉动入口上可以连接软管以使得调节后的空气流向飞机和阀瓣系统7a、7b、7c，允许两个空气入口7中的每个可以开启和/或闭合，这样必要时可将空气转向大气。
装置1在车身4内部还包括耦合到发电机9的柴油发动机8，用于确保向装置1的不同元件提供电力；变速离心式风机10，用于确保对于飞机的空气分配；具有交换器/蒸发器12的制冷剂回路11(在图4中示出)，用于冷却空气；具有多个电阻的电加热模块13；以及连接到柴油发动机8冷却回路的辅助热交换器14。
运行时，要送到飞机的空气被位于车身4内部的离心式风机10吹送经由空气入口5和过滤器5’，并在工作时自由进气。形成车身4的一组屏也形成一个负压下的通风管罩。
在通过风机10之后，空气流向耐压的空气处理舱15，其中经过交换器/蒸发器12、电加热模块13和辅助热交换器14。
装置1还包括直接位于交换器/蒸发器12之下的冷凝水收集罐16，，用于收集交换器/蒸发器12上冷凝的吸入空气的水分。
在这种情况下冷却后或加热后的空气经过两个脉动入口7被发送到软管和飞机。
压力探测器SP1使控制风机10在运行时的增压压力保持稳定。该探测器用变频器改变风机10的旋转速度，以便提供可能的最大流量，而又不超出所允许的最大压力，以便遵守软管、飞机和空气调节装置1内部管道的机械强度。在图3曲线图中对其进行描述。在该曲线图中，垂直轴对应于空气出口6处相对于周围空气压力的过压P，最大允许过压为Pmax，水平轴对应于流量D。曲线E1、E2和E3是具备不同特征的封闭空间的流量/压力曲线。曲线V1、V2、V3和V4是同一主风机10在不同速度下的流量/压力曲线。若该主风机10独立于封闭空间的特征而在恒定速度下进行操作，则调节后的空气流量遵循曲线V1、V2、V3或V4。例如，按照曲线V2，装置1不能提供低于Dmin，v2的调节后的空气流量，在这种情况下过压超过最大允许过压Pmax，而且有造成损坏的危险。反之，该流量只能在封闭空间过压非常明显地下降的情况下增大。因此，向曲线E1、E2和E3所表示的封闭空间提供的调节后的空气流量分别由曲线E1、E2和E3与V2的交点A1、A2、A3来确定。按照最大允许过压Pmax调节主风机10的速度，该流量便由E1、E2和E3与Pmax的交点B1、B2和B3确定。如曲线图所示，所得的流量DB1、DB2和DB3明显地高于固定速度下风机的流量DA1、DA2和DA3。
连接之前或在运行过程中空气增压网络的所有变化都将直接导致风机10旋转速度的变化，以便将空气压力保持在一个可接受的范围内。可选地，风机10可以调节功率，而不是调节速度。
对送往飞机的空气的出口进行控制的温度探测器ST1同样影响风机10的旋转速度和/或功率，以避免在冷却模式下非常热的空气或在加热模式下非常冷的空气在飞机中引起脉动。速度和/或功率的降低可以减少该装置分别在制冷模式或制热模式应该提供的制冷负载或制热负载，以便遵守它的给定值。最后，可以在所设计的条件以外利用装置1，而不会产生关于空气脉动温度值带来的舒适度或非常低的脉动温度所造成的不舒服的问题。
根据压缩周期和制冷液直接膨胀、通过制冷剂回路11来确保装置1的制冷模式。在图4中对回路11进行描述。
所用的制冷液是HFC(氢氟化物)，最好是R134a，以便获得较佳的性能系数，并确保制冷液的充裕供给，充分遵守环境限制。
在冷却模式下，热量是在交换器/蒸发器12中从制冷剂的蒸发处理的空气中提取的。当制冷剂在冷凝器中冷凝时，该热量，加上在压缩机17中通过压缩产生的热量被排放到环境空气18中。
交换器/蒸发器12包括多个平行回路19。每个平行回路19包括：入口、受调节器电子控制的减压阀20。以这种方式运行时，根据必需的制冷负载借助于一个或多个减压阀20使制冷剂减压。因而，这些减压阀20具有使制冷剂流量严格地适应所需的制冷负载的特性。
减压阀20的调节器控制多个物理量：
-制冷剂过热状态的温度，该温度由每个回路19出口处的温度探测器ST2来检测以确保出现在交换器/蒸发器12的所有制冷剂都在该压缩机17进气口之前蒸发；
-空气温度，该空气温度由交换器/蒸发器12下游处的温度探测器ST3来检测以将其控制在固定的给定值范围内；
-交换器/蒸发器12的表面温度，该温度由温度探测器ST4来检测，它给出有关交换器/蒸发器12上面可能结霜的信息；
-蒸发压力，其由交换器/蒸发器12中的压力探测器SP2来检测，它允许修正过热温度，以便获得准确值；
在交换器/蒸发器12的出口处，蒸发的制冷剂被低压吸入，并被压缩机17压缩到高压。
在所描绘的实施例中，压缩机17属于螺旋型，可从25％到100％对其能力进行连续调节。然而，在可选实施例中，压缩机17可以是其他类型的压缩机，例如，活塞式压缩机。
压缩机17的传动通过集成到压缩机17上的电动机来保证，最好装在可以连接到的密封外壳中。该电动机可以用吸入的制冷液冷却。
压力探测器SP3测量压缩机17上的吸入压力，并借助于调节器适应其速度，以便使吸入的流量适应用减压阀20注入交换器/蒸发器12的流量。在其它实施例中，压缩机17吸入的流量可以通过其他模块来调节，诸如容积型芯滑块，用以改变螺旋型压缩机17中螺旋的有效长度；调节包括多个压缩装置的压缩机17中工作的压缩装置的数目；分流阀，一般处于外部；在包括多个汽缸的活塞式压缩机中，可以控制汽缸的进气阀和/或增压阀，调节有效汽缸数目。
从压缩机17流出的制冷液流向冷凝器18。
冷凝器18是空气型的。它位于车身4的外部并且用由冷却风机21推动通过冷凝器18的周围空气来冷却。冷凝器的冷却空气明显地在至少与调节后的空气回路隔开的回路中循环，以防造成污染。
为了允许冷凝器18调节保证使之适应制冷剂的流量，冷却风机21受连接到冷凝器18中的压力探测器SP4(高压)的变频器控制。
因而，在变化的外部条件下或甚至在制冷剂流量变化的过程中压力都能维持稳定。
水平液体容器22收集在冷凝器18中冷凝的制冷剂。位于容器22出口处的滤芯过滤除湿器23用于除去可能出现在制冷剂中的水分。
在制冷剂流向减压阀20之前，其在节热器回路24中被低温冷却。
该节热器回路24包括主分支25、带有减压阀27的次分支26和减压阀27下游所述主分支25和所述次分支26之间的热交换器28。制冷剂流的一部分绕道流向该次分支26并在减压阀27中被蒸发，以便使之在交换器28中冷却制冷剂的主流。
将该制冷剂次流减压到压缩机17高压和低压之间的中间压力。减压阀27同样受到电子控制。制冷剂主流通过交换器28侧面，制冷液借助于次流减压到中间压力蒸发而被低温冷却。接着，后者直接被压缩机17吸入。
主流的低温冷却使得交换器/蒸发器12的减压阀20的运行更稳定，确保任何时刻在其入口处制冷剂100％变为液相。
制冷负载的变化或外部条件的改变都可能导致在减压阀20入口处出现气泡，干扰其运行。节热器回路24的存在避免了此这类问题。
通过包括一组电阻的电加热模块13来确保装置1的加热模式。
电加热模块13位于空气处理舱15中，该空气处理舱15也在其下游包括交换器/蒸发器12。
电加热模块13以一组没有小翼的不锈金属管的形式出现。它用电缆连接，例如，连成不同的四级，保证严格地提供必需的制热能力的可能性。
控制该装置的脉动的温度探测器ST1也同样可以调节电加热模块13。
因为所描绘的实施例中的装置1是由自主式发电机组供电的，所以连接到柴油发动机8冷却回路的辅助热交换器14同样可以确保对处理空气进行加热。该辅助热交换器14是一种包括铜管和铝小翼的类型，用以收回柴油发动机8冷却回路放出的热量。
根据装置1的使用模式，在制冷或制热模式下，柴油发动机8冷却回路中的水温，在冷却回路中的三通阀(图中未示出)能够将在该回路中循环的水引向散热器29，向环境散热，或者引向安装在交换器/蒸发器12下游空气处理舱15中的辅助热交换器14。
通过柴油发动机8气缸盖中冷却回路的水循环来冷却柴油发动机8。散热器29最好借助于轴向风机31通风。
为了遵守某些环境限制，最好利用带有燃烧空气冷却装置的柴油发动机。在这种情况下，冷却燃烧空气的交换器或中间冷却器安装在散热器29的底座上。
柴油发动机8具有下列保护措施：
—高水温；
—润滑剂压力不足；
配电屏包括整个装置1的电源电路和控制电路。
安装在配电屏中的自动控制装置通过对整套构成元件的控制来管理装置1的运行，构成元件亦即：
—主风机10，
—压缩机17，
—冷凝器18
—交换器/蒸发器12的减压阀20
—节热器回路24的减压阀27
—电加热模块13
—柴油发动机8冷却回路的三通阀。
控制屏，包括：
—启动-停止按钮，
—运行模式选择器(制热，制冷，通风)，
—故障指示灯，
—运行指示灯，
—显示装置，指示投入运行有用的消息，
将软管连接在装置1和飞机之间，操作者可以通过主启动-停止按钮开动柴油发动机8，或者给装置1上电。
柴油发动机8装有自动启动系统。
上电后，操作者选择装置1的运行模式(制热-制冷-通风)。即刻起，装置1可以完全自动运行。
主风机10启动后，其速度增大到空气出口6处的压力探测器SP1检测到送风过压明显地等于Pmax。即刻起，压力探测器SP1作用在主风机10的变频器上，用于将内部过压维持在运行的极限条件内，并通过主风机10维持额定的可能的最大空气流量。
在制冷模式下，减压阀20使制冷剂的流量适应空气流量，这样进行控制，以便使交换器/蒸发器12下游的温度探测器ST3所测得的空气温度保持在给定值范围内，温度探测器ST4所测得的交换器/蒸发器12的表面温度，例如，刚好高于0℃，以防止交换器/蒸发器12结霜。交换器/蒸发器12结霜可能引起空气流量的损失并导致装置1停机。
在运行时，制冷剂流量的变化会影响进气口压力(制冷回路的低压)。根据压力探测器SP3的压力读数，可以对压缩机17的容量进行调整以使进气口压力维持在给定值范围内，以确保装置1的最佳运行。
制冷剂流量的变化同样影响热量负载使之高达冷凝器18的额定值。为确保平稳运行，中央自动控制装置根据高压探测器SP4的读数，借助于冷凝器18中冷却风机21的变频器来改变风机21的速度。
同样地，对于交换器/蒸发器12，使节热器回路24的减压阀27适应制冷剂主流绕行的量，以确保制冷液在回到交换器/蒸发器12的减压阀20之前被适当地低温冷却。
在加热模式下，就目前而言，中央自动控制装置首先考虑利用辅助交换器14节能。通过控制柴油发动机8冷却回路的三通阀，中央自动控制装置把柴油发动机8冷却水流量的一部分转向辅助交换器14，以加热向该装置吹送的空气。
若脉动空气非常冷，则中央自动控制装置对加热模块电阻上的电压进行调整。在电气上调整不同的级直至达到给定值。这个给定值是根据装置1、连接软管构成材料的物理特征、以及装置1所连接的飞机所支持的最大压力而预先确定的最大值。
运行在制热模式或制冷模式下时，中央自动控制装置管理该装置，以使其工作稳定，使装置1不会由于安全情况而停机。除了使元件停止的材料安全以外，使整个装置停机的变量有：
—一般的过压，
—主风机10过压，
—冷凝高压(在制冷模式下)，
—吹送空气高压。
在一般过压的危险情况下，在装置完全停机之前会检测到预报警阈值。在这种情况下，中央自动控制装置通过调节其动作来减小其容量，以便减小压缩机17(在制冷模式下)或电加热模块13(在制热模式下)的电耗。
在主风机10超额定负荷的危险情况下，通过降低其旋转速度来减小主风机10电动机的电负荷。
在所述装置出现冷凝高压的危险情况下，通过中央自动控制装置对进行调节来减小压缩机17的制冷负载。
在吹送的空气过压危险的情况下，借助于变频器来降低主风机10的旋转速度。
这些不同的情况都会导致装置1能力下降，从而当运行状况比在不超过立即停止装置1的安全极限的情况下而预先规定的状况更加严重时也能保持运行。
尽管本发明是参照特定的实施例描述的，但显然地，在不脱离权利要求书所限定的本发明一般范围的情况下，对上述实例可以进行各种变化和改变。因此，这些描述和附图应该看作是示例性的，而非限制性的。
附图的附注
1  空气调节装置
2  底座
3  车轮
4  车身
5  空气入口
5’过滤器
6  空气出口
7  脉动入口
7a 阀瓣
7b 阀瓣
7c 阀瓣
8  柴油发动机
9  发电机
10 主风机
11 制冷剂回路
12 交换器/蒸发器
13 电加热模块
14 辅助交换器
15 处理舱
16 收集罐
17 压缩机
18 冷凝器
19 平行回路
20 减压阀
21 冷却风机
22 制冷剂水平容器
23 过滤除湿器
24 节热器回路
25 主分支
26   次分支
27   减压阀
28   热交换器
29   散热器
30   机电间
31   风机
A1   流量/压力曲线V2和E1的交点
A2   流量/压力曲线V2和E2的交点
A3   流量/压力曲线V2和E3的交点
B1   流量/压力曲线E1和Pmax的交点
B2   流量/压力曲线E2和Pmax的交点
B3   流量/压力曲线E3和Pmax的交点
D    空气流量
DA1  A1点的空气流量
DA2  A2点的空气流量
DA3  A3点的空气流量
DB1  B1点的空气流量
DB2  B2点的空气流量
DB3  B3点的空气流量
E1   第一封闭空间的流量/压力曲线
E2   第二封闭空间的流量/压力曲线
E3   第三封闭空间的流量/压力曲线
P    空气出口处调节后的空气过压
Pmax 最大过压
SP1  压力探测器
SP2  压力探测器
SP3  压力探测器
SP4  压力探测器
ST1  温度探测器
ST2  温度探测器
ST3  温度探测器
ST4  温度探测器
V1   风机第一速度的流量/压力曲线
V2   风机第二速度的流量/压力曲线
V3   风机第三速度的流量/压力曲线
V4   风机第四速度的流量/压力曲线

Claims (21)

1、一种空气调节装置(1)，包括：
—空气回路，具有空气入口(5)；主风机(10)；和空气出口(6)，设计为首选通过一个或多个软管连接到封闭空间，诸如停在地面上的飞机；以及
—制冷剂回路，包括置于所述空气回路中以通过蒸发制冷剂来冷却空气的交换器/蒸发器(12)，压缩机(17)和用于在制冷剂回到该交换器/蒸发器(12)之前对其进行冷凝的冷凝器(18)，以及
其特征在于，
—所述交换器/蒸发器(12)包括多个平行回路(19)，每个所述平行回路都包括至少一个减压阀(20)，
—所述空气回路包括位于该交换器/蒸发器(12)下游的温度探测器(ST3)，其连接到所述减压阀(20)的控制模块以调节制冷剂的流量，以便将该交换器/蒸发器(12)下游的空气温度维持在给定值范围内；所述空气回路还包括位于空气出口(6)处的压力探测器(SP1)，其连接到用于调节主风机(10)速度和/或功率的调节模块，以便使空气出口(6)处的压力不超过最大过压；以及
—所述制冷剂回路还包括压缩机(17)的进气压力探测器(SP3)，其连接到用于调节压缩机(17)吸入的制冷剂的质量流量的调节模块上，以便把压缩机(17)的进气压力维持在给定值范围内。
2、根据前述权利要求的空气调节装置(1)，其中所述空气回路在空气出口(6)还包括温度探测器(ST1)，其连接到用于调节主风机(10)速度和/或功率的调节模块以控制所述主风机(10)的流量，以便将空气出口(6)的温度维持在给定值范围内。
3、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，其中所述冷凝器(18)可通过空气来冷却。
4、根据权利要求3所述的空气调节装置(1)，其中所述冷凝器(18)包括冷却风机(21)和制冷剂压力探测器(SP4)，其连接到用于调节冷却风机(21)速度和/或功率的调节模块以控制冷凝器的冷却，以便将冷凝器(18)中制冷剂的压力维持在给定值范围内。
5、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，其中所述交换器/蒸发器(12)在每个上述平行回路(19)的出口还包括制冷剂温度探测器(ST2)，连接到所述减压阀(20)的控制模块以调节制冷剂的流量，以便保证基本蒸发掉所述交换器/蒸发器(12)中制冷剂的全部流量。
6、根据权利要求5所述的空气调节装置(1)，其中所述交换器/蒸发器(12)在上述平行回路(19)的出口还包括制冷剂压力探测器(SP2)，连接到所述减压阀(20)的控制模块以修正在同一平行回路(19)出口处的制冷剂温度探测器(ST2)所测得的温度。
7、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，其中所述交换器/蒸发器(12)还包括所述交换器/蒸发器(12)的表面温度探测器(ST4)，连接到所述减压阀(20)的控制模块上以调节制冷剂的流量，以便避免所述交换器/蒸发器(12)表面结霜。
8、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，其中该制冷剂回路在冷凝器(18)的下游还包括节热器回路(24)，所述节热器回路(24)包括主分支(25)、带有减压阀(27)的次分支(26)和在减压阀(27)下游的所述主分支(25)和所述次分支(26)之间的热交换器(28)，由此在运行时，制冷剂次流量绕道所述次分支(26)以在减压阀(27)内减压，并通过热交换器(28)冷却流过该主分支(25)的制冷剂主流量，以便避免所述交换器/蒸发器(12)的上游的制冷剂中出现气泡。
9、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，还包括热力发动机(8)，最好是柴油机，耦合到发电机(9)以向装置(1)供电。
10、根据权利要求9所述的空气调节装置(1)，其中所述热力发动机(8)包括冷却回路，具有：
—散热器(29)，最好带有风机(31)，以便冷却热力发动机(8)的冷却液，
—辅助热交换器(14)，置于所述空气回路中，最好位于所述交换器/蒸发器(12)的下游，以便通过冷却热力发动机(8)的冷却液来加热空气，以及
—三通阀，将热力发动机(8)的冷却液交替引向散热器(29)或辅助热交换器(14)。
11、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，其中所述空气回路还包括电加热模块(13)，最好位于所述交换器/蒸发器(12)的下游且具有一组电阻，该组电阻最好用电缆接成多级；所述空气回路还包括电加热模块(13)下游的温度探测器(ST1)，连接到用于控制所述一组电阻的控制模块以调节加热功率，以便把加热装置(13)下游的空气温度维持在给定值范围内。
12、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，其中所述制冷剂是氢氟化物，最好是R134a。
13、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，其中所述主风机是离心式风机。
14、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，其中所述压缩机(17)是螺旋式压缩机。
15、根据前述权利要求中任一项的空气调节装置(1)，采取移动式和自主式的装置形式，以便，例如向诸如地面上的飞机之类的移动的平台提供调节后的空气。
16、一种空气调节方法，包括下列步骤：
—通过主风机(10)将周围空气推动进入空气回路，
—所述周围空气通过交换器/蒸发器(12)，并在其中通过该交换器/蒸发器(12)中循环流动的制冷剂流的蒸发来冷却，
—冷却后的空气被推动通过空气出口(6)，首选通过一个或多个软管流向一个密闭空间，例如，停在地面上的飞机，
—所述制冷剂在所述交换器/蒸发器(12)下游的压缩机(17)中被压缩，
—所述制冷剂在压缩机(17)下游的冷凝器(18)中冷凝，以及
该方法的特征在于，
—所述交换器/蒸发器(12)包括多个平行回路(19)，每个平行回路具有至少一个减压阀(20)，
—调节流过每个减压阀(20)的制冷剂流量，将所述交换器/蒸发器(12)下游的空气温度维持在给定值范围内，
—调节所述压缩机(17)吸入的制冷剂质量流量，使所述压缩机(17)的吸入压力维持在给定值范围内，以及
—调节主风机(10)的速度和/或功率，以便不超过空气出口(6)处的最大过压。
17、根据权利要求16所述的方法，其中对所述主风机(10)的速度和/或功率进行调节以调节其流量，从而把空气出口(6)的温度维持在给定值范围内。
18、根据权利要求16或17所述的方法，其中所述冷凝器(18)借助冷却风机(21)由空气进行冷却，对所述冷却风机的速度和/或功率进行调节，以便使冷凝器(18)中的制冷剂的压力维持在给定值范围内。
19、根据权利要求16到18中任一项所述的方法，其中还对流过所述交换器/蒸发器(12)的每个减压阀(20)的制冷剂流量进行调节，以确保在所述交换器/蒸发器(12)中基本蒸发掉全部制冷剂流。
20、根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中还对流过所述交换器/蒸发器(12)每个减压阀(20)的制冷剂流量进行调节，以将所述交换器/蒸发器(12)的表面温度维持高于最小阈值，从而避免所述交换器/蒸发器(12)表面结霜。
21、根据权利要求16至20中任一项所述的方法，还包括下列步骤：
—该制冷剂在冷凝器下游被至少分成主流量和次流量，
—该次流量在节热器回路(24)的减压阀(27)中减压，
—该主流量和次流量在所述节热器回路(24)的热交换器(28)中汇合，以使得该次流量冷却该主流量，
—该次流量回到该冷凝器(18)，以及
—被冷却的该主流量回到所述交换器/蒸发器(12)，以及
—其中通过对该次流量进行调节来调节被冷却的该主流量的温度，以避免在所述交换器/蒸发器(12)上游的制冷剂中形成气泡。
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