CN102713472B - 用于制热、通风、空气调节和制冷系统的冷凝器组件 - Google Patents

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Abstract

提供一种模块化冷凝器装置的实施例。所述模块化冷凝器装置可包括外壳和安装在所述外壳的容积内的第一冷凝器旋管和第二冷凝器旋管。风扇也可被设置在外壳的一端上，所述风扇适用于吸入空气通过第一冷凝器旋管和第二冷凝器旋管的至少一个。在一些实施例中，第一冷凝器旋管和/或第二冷凝器旋管可为微通道冷凝器旋管。

Description

用于制热、通风、空气调节和制冷系统的冷凝器组件
相关申请交叉引用
本申请要求名称为“用于商业飞行器的地面保障设备中制冷系统的微通道冷凝器技术的应用”，申请日为2009年11月19日的美国临时专利申请号61/262,763以及名称为“用于制热、通风、空气调节和制冷系统的冷凝器组件”，申请日为2010年9月17日的美国专利申请号12/884,949的优先权，在此通过引用将它们引入。
背景技术
本发明通常涉及制热、通风、空气调节和制冷(HVACR)系统，并且更具体地，涉及模块化HVACR系统。
HVACR系统用于多种要求使周围空气的温度和质量进行调节的应用中。例如，利用HVACR系统可为建筑物、飞行器等提供通风，过滤空气并且保持合适的压力关系。进一步举例，在地面保障设备中设置HVACR系统以满足停放在登机门的飞机的需要。如此，HVACR系统通常包括具有各种热交换器的制冷循环，所述热交换器相互配合运行以输出所期望的空气流。这种热交换器通常被设置作为HVACR装置所必需的元件。
遗憾地，在许多传统系统中，如果单个内部元件(如冷凝器)发生故障，整个HVACR系统必须停机直到排除故障或更换损坏部分。在一些行业中，由于所产生的停机时间，这种情况会导致产能损失。此外，设置为HVACR系统所必需部分的传统冷凝器通常使用冷凝器旋管设计中具有铝鳍的铜管或具有棘鳍的铝管。这种冷凝器旋管设计笨重，需要大量的制冷剂来正确运行，并且由于不同金属而可能具有腐蚀问题。因此，需要改进HVACR系统使其克服这类与包括传统冷凝器技术的传统系统相关的缺点。
发明内容
在一个示例实施例中，一种冷凝器组件包括：外壳，所述外壳限定空气流容量，间隔物，所述间隔物将所述空气流容积(volume)分隔为第一容积和第二容积，第一冷凝器旋管，所述第一冷凝器旋管设置在所述外壳邻近所述第一容积的一侧，以及第二冷凝器旋管，所述第二冷凝器旋管设置在所述外壳邻近所述第二容积的一侧。所述冷凝器组件还包括第一风扇，所述第一风扇设置在所述外壳的第一端以吸入空气通过所述第一冷凝器旋管和所述第一容积以及第二风扇，所述第二风扇设置在所述外壳的相对所述第一端的第二端以将空气注入所述第二容积并穿过所述第二冷凝器旋管。
在另一个实施例中，一种模块化冷凝器装置包括：外壳，第一微通道冷凝器旋管，所述第一微通道冷凝器旋管设置在所述外壳的容积内，第二微通道冷凝器旋管，所述第二微通道冷凝器旋管设置在所述外壳的所述容积内，和风扇，所述风扇设置在所述外壳的端部，并被配置为吸入空气通过第一微通道冷凝器旋管和第二微通道冷凝器旋管中的至少一个。
在另一个实施例中，一种装配冷凝器组件的方法包括：设置外壳以限定空气流容积，设置间隔物，所述间隔物适用于分隔空气流容积为第一容积和第二容积，设置第一冷凝器旋管在所述外壳邻近所述第一容积的第一侧中，设置第二冷凝器旋管在所述外壳邻近所述第二容积的第二侧中。所述方法还包括：设置第一风扇在所述外壳的第一端，并配置为吸入空气通过所述第一冷凝器旋管和所述第一容积，并且设置第二风扇在所述外壳的与所述第一端相对的第二端，并配置为注入空气进入所述第二容积和并通过所述第二冷凝器旋管。
附图说明
本发明的这些和其他的特征，方面和优点在阅读了下面的详细描述并参考所附附图后将变得更好理解，附图中相同符号表示相同部件，其中：
图1为示例模块化空调(AC)装置的透视图，所述模块化空调装置可配置为输出一系列调节能力的任何调节能力；
图2示出根据本发明多方面的模块化空调装置的示例装配过程；
图3示出装配图1和图2中的模块化空调装置使其符合所期望输出空气调节能力的示例方法；
图4为示出根据本发明多方面的模块化空调装置从鼓风机组、蒸发器组和冷凝器组中得出的可配置性的简图；
图5为根据本发明实施例的示例冷凝器组件的透视图；
图6为示例冷凝器组件沿着图5中的线6-6的截面图；
图7为根据本发明多方面的图6中的示例冷凝器组件的分解图；
图8示出位于图5的示例冷凝器组件中的示例间隔物的截面侧视图；
图9示出示例控制逻辑流程，可执行所述控制逻辑流程以利用位于模块化空调装置中的多种传感器中的一个或多个来决定适当的运行模式；
图10示出示例操作逻辑流程，示例控制器可执行所述操作逻辑流程在通风模式下运行模块化空调装置；
图11示出示例的基本启动控制逻辑程序，可执行用于模块化空调的所述基本启动控制逻辑程序以决定根据本发明多方面的模块化装置的控制；
图12示出在制冷模式下用于运行模块化空调装置的示例逻辑流程；
图13示出根据本发明多方面的在制冷模式启动过程中计算若干所必需的压缩器级的示例程序；
图14示出可被示例控制器利用以控制在模块化空调装置中的一个或多个冷凝器风扇运转的示例程序；
图15示出可被用于优化根据本发明多方面的模块化空调装置制冷能力的示例程序；
图16示出根据本发明多方面的示例关键故障警告程序；和
图17示出根据本发明多方面的示例非关键故障警报程序。
具体实施方式
如下的详细描述，提供一种模块化HVACR系统的实施例。所述模块化系统可包括一个或多个实质相同的冷凝器和蒸发器组件，冷凝器和蒸发器组件适用于与适合的风机组件和底座装置连接在一起以配合运行来产生如操作者所期望的输出空气量。就这点而论，目前设想的蒸发器、冷凝器和风机的实施例可适用于在各种系统配置中同时运行。进一步地，冷凝器组件可适用于在冷凝器组件作为模块化系统的一部分运行时促使适当的空气流通过冷凝器组件。如此，冷凝器组件实施例可包括微通道冷凝器、间隔物、风扇等，适当将它们连接在一起可形成期望的空气流路径。
所公开系统的模块性提供优于传统非模块化系统的优势。例如，相比于传统非模块化系统，所公开系统的模块性可提高系统效率和响应能力，并且还可减少系统故障时间。这样的模块性可基于使用可在各种组合中相互关联的自相似蒸发器和冷凝器组件。这种组合可能会产生冗余，可调节暂时或长期变化能力需求(较低或较高)，并可允许可变领域的配置，如根据应用的需要可交替提供较低的输出空气量或较高的输出空气量。所产生的系统可应用于范围广泛的应用中，但特别适合于临时向飞机和其他非永久的设备供应经调节的空气。虽然下述的模块化系统并未具体显示包含它们自身专用的电源，它们可在可用时从电力网中获取电力，但也可由发电机(例如，机动设备)和其他电源来提供电力。
应当注意的是，在此描述的模块化空调装置可被设计为用于传送各种类型经调节空气中的任意一种，例如经冷却的、经过滤的和/或经用其他方式调节处理的空气(如经加热的)。就这点而论，可配置模块化空调装置以冷却进入的空气，加热进入的空气或使用其他方式调节处理进入的空气。因此，正如在此所使用的，术语“经调节的空气”并不意味着只作为冷却的空气进行解释，而在一定程度上意味着涉及使用各种适合方式中的任意方式调节的空气。同样地，术语“空调装置”并不意味着将本发明的实施例限制在冷却空气的装置，而在一定程度上意味着包括使用各种适合方法处理空气的装置。
现转至附图，图1为一种模块化空调装置10的透视图，可配置模块化空调装置10来输出一系列调节能力中的任意调节能力，例如，可配置模块化空调装置10以用于30吨制冷能力，60吨制冷能力，90吨制冷能力，120吨制冷能力或任何其他适合的空气调节能力。就这点而论，在所示实施例中，模块化空调装置10包括具有通气窗14和内部控制器15的风机组件12，冷凝器组件16和具有通气窗20的蒸发器组件18。冷凝器组件16包括第一风扇22，第二风扇24和通气窗26，尽管也可设置附加的风扇，例如位于冷凝器组件16背面的第三风扇和第四风扇。可将模块化空调装置10连接到下游装置(如飞机)的软管接头28，在示出的实施例中被连接到蒸发器组件18，但在其他的实施例中蒸发器组件18可位于模块化空调装置10上任意合适的位置。
在操作过程中，模块化空调装置10适用于接收进入的空气，调节这类空气并输出经调节的空气用于所期望的下游应用中。例如，在一个实施例中，模块化空调装置10可位于用于飞机的底面保障设备车上，并可相应地通过接头28向相关的飞机输出经调节的空气。如此，模块化空调装置10可适用于作为制冷回路运行，即接收环境空气并输出经冷却的空气。为了这个目的，在使用的过程中，风机装置12接收并使进入的空气循环。冷凝器组件16和蒸发器组件18作为热交换器组件配合运行。例如，风机组件12，冷凝器组件16和蒸发器组件18在制冷循环中运行，所述制冷循环利用蒸发-压缩循环以产生经调节的空气。在这类实施例中，冷凝器组件16接收制冷剂并随后通过使气态制冷剂凝结成液态将热量从制冷剂去除。此外，蒸发器组件18使接收到的冷凝剂气化，由于气化潜热而吸收热量并且冷却通过风机流经蒸发器线圈的环境空气。
图1中示出的实施例包括一个风机组件12、一个冷凝器组件16和一个蒸发器组件18。然而，如图2所示，模块化空调装置10可包括任意数量实质相同的冷凝器组件16和任意数量实质相同的蒸发器组件18。具体地，图2示出了底座装置30，所述底座装置30适用于接收适当数量的部件以获得期望的输出空气量。例如，在示出的实施例中，底座装置30适用于接收风机组件12，如箭头32所示。实质相同的冷凝器组件16适用于被实质相同的蒸发器组件18接收，如箭头34所示，并且底座装置30被设置为接收实质相同的蒸发器组件18，如箭头36所示。
如图2所示，可在底座装置30上安装任意数量实质相同的冷凝器组件16和任意数量实质相同的蒸发器组件18以得到期望的输出。换言之，本发明的实施例允许操作者将合适的风机组件连接到适当数量的蒸发器组件和冷凝器组件，从而促使形成具有各种适合的输出能力中的任意输出能力的模块化空调装置。例如，用户可将附加的冷凝器组件和附加的蒸发器组件连接到底座装置以增强模块化空调装置的输出能力直到风机组件达到最大能力。随后，若期望甚至更大的输出能力，用户可用另外增强能力的风机组件替换所述风机组件并如所期望的增加附加的冷凝器和蒸发器组件。更进一步，在一些实施例中，蒸发器装置和冷凝器装置可被设置作为单个模块化组件。换言之，在某些实施例中，可设置模块化热交换器组件。在这样的实施例中，可配置模块化热交换器组件既可作为蒸发器运行，也可作为冷凝器运行。
应当注意，本发明的实施例可包括多个底座装置30，用户可从底座装置30中为给定的应用选择适合的底座尺寸。例如，每个底座装置可适用于接收预定数量的冷凝器和蒸发器组件，并且因此可具有相应的最大输出能力。如果期望增加期望的输出能力超过由所选的底座装置所支持的最大输出能力，可选择新的底座装置以容纳附加的冷凝器和蒸发器组件。此外，还应当注意的是图2所示的底座装置30是示例，并且在执行过程中可对这样的装置进行各种有益修改。例如，底座装置30可包括影响模块化空调装置可移动性的轮子。进一步举例，可配置底座装置30用于直立安装、桥接安装、可牵引、或卡车/重型车辆安装配置中。
模块化空调装置10的模块性提供优于传统非模块化系统的明显优势。例如，因为可按需增加附加的组件，现在公开的模块化空调装置可配置为用于各种输出能力，而非模块化系统可能使操作者限制在固定的最大输出能力。进一步举例，由于每一个附加的组件实质相同，系统的模块性可简便故障组件的替换或修理。若检测出组件中的故障，所述组件可用同类型实质相同的组件更换，与此同时，修理原来的组件。如此，在此公开的模块化空调系统可允许不需要系统停机便可以排除故障。
在图1和图2中示出的实施例中，风机组件12被示出安装在底座装置30的左侧部分，并且冷凝器组件16被示出安装在蒸发器组件18的顶部。但是，应当注意的是在其他实施例中，可实现模块化空调装置10的不同配置，其中这些部件可使用各种其他的方式连接在一起。例如，在一个实施例中，风机可位于冷凝器组件和蒸发器组件的下方，并且底座装置30被配置为只与风机组件直接接触。这样的实施例在涉及到有空间限制的应用中具有优势。确实，应当注意的是，在任何合适的底座装置上的各种组件的任何适合的排列都可在进一步实施例中被使用到。
图3示出了装配图1和图2所示的模块化空调装置使其达到期望的输出空气调节能力的方法38。方法38包括选择底座装置的步骤(框40)。如前所述，底座装置可适用于直接放置在地面上，在一组轮子上，附着在桥路上(如邻近飞机)或其他任何适合的位置。方法38还包括从一组不同输出能力的风机中选择风机(框42)以及安装所选的风机到底座装置上(框44)。所述方法还包括选择期望数量实质相同的模块化蒸发器装置(框46)以及安装所选的蒸发器装置到底座装置上(框48)。所述方法进一步包括选择期望数量实质相同的模块化冷凝器装置(框50)以及安装所选的冷凝器装置到底座装置上(框52)。应当注意的是在一些实施例中，蒸发器装置和/或冷凝器装置可能并非直接安装在底座装置上，而可能在一定程度上这类装置间接连接到底座装置上。
所述方法还包括根据模块化空调装置期望输出能力的需要增加和/或替换底座装置上组件的步骤(框54)。换言之，在最初配置了模块化空调装置后，所述装置可被重新配置以提供不同的输出能力。如前所述，装配系统的模块性提供优于现有非模块化系统的优势。例如，在连接到底座装置之前，每一个模块装置可独立的装配和调试，由此在故障发生时可简化检修过程。进一步举例，由于不同能力的模块化空调装置具有实质相同的维护、操作和检修训练，模块化空调装置的操作者不需要经历附加的训练来使用和/或检修另一个模块化空调装置。
图4为进一步示出模块化空调装置10可配置性的框图56。框图56包括一组风机装置58，一组蒸发器装置60，一组冷凝器装置62，第一模块化空调装置64，第二模块化空调装置66和第三模块化空调装置68。如图所示，风机装置组58包括低冷却能力的第一风机70、中等冷却能力的第二风机72和高冷却能力的第三风机74。蒸发器装置组60包括三个实质相同的蒸发器组件18，并且冷凝器装置组62包括三个实质相同的冷凝器组件16。但是，应该注意的是，可在进一步的实施例中设置附加的风机组件、蒸发器组件和冷凝器组件。
如所示，可以适当的方式连接风机组58、蒸发器组60和冷凝器组62的部件来构成各种模块化空调装置。例如，在一个实施例中，如第一模块化空调装置64中所示，操作者可选择第一风机70，单个蒸发器组件18和单个冷凝器组件16。在这样的实施例中，蒸发器组件18和冷凝器组件16可共同作为30吨热交换器组件运行，并且相应地，第一模块化空调装置64可以是30吨标称的空调装置。进一步举例，在另一个实施例中，如第二模块化空调装置66所示，操作者可选择第二风机72，两个蒸发器组件18和两个冷凝器组件16。在这样的实施例中，蒸发器组件18和冷凝器组件16可共同作为60吨热交换器组件运行，并且相应地，第二模块化空调装置66可以是60吨标称的空调装置。同样地，在更进一步的实施例中，用户可选择第三风机74、三个蒸发器组件18和三个冷凝器组件16，并且相应地，第三模块化空调装置68可配置为作为90吨标称的空调装置运行。
应当注意的是，用户可根据最大期望输出能力选择风机组件。换言之，例如，用户可选择中等冷却能力风机72而最初可只选择单个蒸发器组件18和单个冷凝器组件16。在为了提高期望输出能力而增加附加的蒸发器和冷凝器装置时，这样的选择允许操作者利用相同的风机组件和底座装置。确实，就如预期或实际的下游输出需要所确定的，图4示出的系统可允许用户配置适当的模块化空调装置。
图5为根据本发明实施例的示例冷凝器组件的透视图。前述的冷凝器组件16可包括各种特征，所述特征提供优于设计为用于非模块化系统中的传统冷凝器的明显优势。例如，在一些实施例中，冷凝器组件16可利用冷凝器组件16的冷凝回路中的微通道冷凝器旋管技术。在这样的实施例中，微通道冷凝器部件可比传统技术(如具有铝鳍的钢管，具有棘鳍的铝管等)更小，更轻，从而相较于现有的非模块化系统可减少模块化空调装置的重量。此外，在一些实施例中，微通道冷凝器技术可比传统系统使用较少的制冷剂，由此进一步减小所述装置的尺寸和重量并提高所述装置的效率。更进一步，微通道冷凝器旋管比传统鳍状系统(fin systems)具有更强的抵抗损害和腐蚀的能力。
所示的冷凝器组件16包括四个风扇：两个前部风扇22和24以及两个背部风扇(图5中未示出)。在一些实施例中，如下面更为详细的描述，可独立控制所述四个风扇，例如通过控制器15进行控制。由于这样的控制可使每个风扇独立于其他风扇的运行而运行，故而前述特征可提供优于传统系统的优势。例如，在寒冷的环境下，其中只需要有限数量的风扇，过多的风扇可被关闭。更进一步，在这样的实施例中，启动风扇的数量可根据实测的或计算过的制冷剂压头(head pressure)决定。
图6和图7示出在此公开的新型冷凝器组件16实施例的示例内部部件。具体地，图6为利用微通道冷凝器旋管的示例冷凝器组件16沿着图5中的线6-6的截面图。图7示出图6所示的示例冷凝器组件的分解截面图。如前述附图所示，冷凝器组件16包括具有电动机76的输入风扇22，顶部冷凝器旋管78，通气窗26，底部冷凝器旋管80，具有第一栅格部分84和第二栅格部分86的底板82，间隔物88，具有电动机92的输出风扇90和侧板93。在所示实施例中，顶部冷凝器旋管78与底部冷凝器旋管80相互平行。但是，在其他的实施例中，冷凝器旋管78和80可相互置于任意其他合适的排列位置。
在运行过程中，输入风扇22形成第一空气流路径，所述路径由箭头94，96，98和100所限定并穿过冷凝器组件16的第一室102。如所示，如箭头94所示空气被风扇22吸入第一室102，如箭头96所示穿过第一室102和顶部冷凝器旋管78，并且如箭头98和100所示穿过通气窗26进入周围环境。如此，冷凝器组件16的第一容积形成在间隔物88和顶部冷凝器旋管78之间，且气流穿过第一容积以形成第一空气流路径。
同样地，输出风扇90形成第二空气流路径并穿过冷凝器组件16的第二室，所述路径由箭头106，108，110，112和114所示。具体地，如箭头106和108所示空气穿过底板82的栅格84和86，并且如箭头110所示穿过第二室104。空气进一步如箭头112和114所示经由风扇92上方遮盖的开口流通到周围环境中。如此，冷凝器组件16的第二容积形成在间隔物88和底部冷凝器旋管80之间，且空气流穿过第二容积以形成第二空气流路径。
应当注意的是，在一些实施例中，如箭头106和108所示的穿过底板82被吸入的空气可由蒸发器组件18所接收。在这样的实施例中，在穿过底部冷凝器旋管80进入室104后，空气106和108可能实质上比室102中的空气热。因此，底部冷凝器旋管80可联合栅格84和86，栅格84和86合作将进入的空气近似均匀地分布穿过底部冷凝器旋管80进行。进一步地，在这样的实施例中，间隔物88可将冷凝器组件16的体积分隔成第一室102和第二室104，并且实质上将热隔离在这些室外。换言之，在一些实施例中间隔物88可实质上减少或阻止进入第二室104的热空气106，108和110使进入第一室102的冷空气94和96变热。
图8示出示例间隔物88的截面侧视图，所述截面侧视图示出了维持第一室102和第二室104中各自空气温度的一个可能的机械装置。在所示实施例中，间隔物88包括第一板116，第二板118和设置在它们之间的绝缘介质120。在运行过程中，绝缘介质120可有利于大体隔绝来自第二室104的热量传递入第一室102。例如，在空气110大体上比空气96温暖的实施例中，空气96的温度可实质上不受空气110温暖的影响。应当注意的是，绝缘介质120可为任何适合的液体，凝胶体，固体等。例如，在一个实施例中，绝缘介质120可为空气。
图9-17示出示例逻辑流程，所述逻辑流程可被与在此公开的模块化空调装置相关的控制器或处理器所采用。应当注意的是，控制器和/或处理器可位于模块化空调装置内或模块化空调装置上的任何合适位置。例如，在一个实施例中，控制器或处理器可如图1所示位于风机组件中。在这样的实施例中，控制器或处理器可通讯耦合(communicatively coupled)到冷凝器和/或蒸发器组件，所述冷凝器和/或蒸发器组件可包括接收电路，所述接收电路被配置为接收来自主控制器或处理器的控制命令并且在冷凝器或蒸发器组件中执行这些命令。
具体地，图9示出控制逻辑流程130，可执行控制逻辑流程130以利用位于模块化空调装置中的各种传感器的一个或多个，从而决定适当的运行模式。根据接收来自这些探测器的一个或多个输入值，即使当一个或多个探测器失效时，控制器也可控制模块化空调装置的模式和运行，详细描述如下。当模块化空调装置处于自动模式时，控制器可首先查询关于舱室探测器反馈信息是否可被探测到(框132)。若出现舱室探测器反馈信息，控制器查询舱室温度是否超过第一阈值(框134)，并且若舱室温度超过第一阈值(threshold)，可启动制冷模式(框136)。例如，在一个实施例中，第一阈值可能等于大约73°F，并且当舱室温度高于这个值时，模块化空调装置进入制冷模式以降低舱室温度。
若舱室温度没有超过第一阈值，控制器查询舱室温度是否介于第二阈值和第一阈值之间(框138)，并且若温度在这个范围内，启动通风模式(框140)。例如，第二阈值可能为大约65°F，并且如果舱室温度介于65°F和73°F之间，启动通风模式以将温度维持在这个范围。若温度超出这个范围，控制器可查询舱室温度是否低于第二阈值(框142)，并且若温度低于第二阈值，启动制热模式(框144)以使舱室温度回升到期望范围内。如此，当舱室温度探测器运行时，控制器利用舱室温度反馈信息以决定适合的运行模式。
若舱室温度探测器故障并且舱室探测器反馈信息不可用，控制器查询关于周围环境探测器反馈信息是否可用(框146)，并且若周围环境探测器反馈信息可用，控制器查询关于周围环境温度是否超过第三阈值(如45°F)的数值(框148)。若周围环境温度超过第三阈值，启动制冷模式(框136)。若周围环境温度没有超过第三阈值，控制器检测周围环境温度是否介于第四阈值(如35°F)和第三阈值(如45°F)数值之间(框150)。若周围环境温度介于第四阈值和第三阈值之间，启动通风模式(框140)以将周围环境温度维持在期望范围内。若周围环境温度不在期望范围内，控制器检测周围环境温度是否低于第四阈值(框152)，并且若周围环境温度低于第四阈值，启动制热模式(框144)以使周围环境温度回升到期望范围内。
若来自周围环境温度探测器的反馈信息不可用(如周围环境温度探测器故障)，控制器检测来自排放探测器的反馈信息(框154)。若排放探测器的反馈信息可用，控制器如前所述根据探测到的排气温度以及一个或多个期望设定值来选择适当的模式(框156)。若来自排放温度探测器的反馈信息不可用，控制器控制模块化空调装置以关闭(框158)。如此，控制器可利用各种反馈探测器中的任何一个来决定模块化空调装置的适当运行模式。因此，由于控制器可使用各种适合的探测器中的任何探测器以引导模块化装置的控制，本发明的实施例可允许传感器故障而不需要关闭装置。
图10示出示例操作逻辑流程160，示例控制器可采用操作逻辑流程160在自动模式下运行模块化空调装置。在所示实施例中，当模块化空调装置通电时，自动模式可被设置为默认的运行模式。但是，应当注意的是在其他实施例中，在模块化空调装置开启的任何时候，其他模式(如制热模式，制冷模式，通风模式)可被启动。但是在所示实施例中，当控制器检测模块化空调装置是否开启时，自动模式逻辑流程160开始(框162)。当模块化空调装置通电时，启动自动模式(框164)，并且延时可能被执行(框166)。换言之，一旦模块化空调装置通电，延时期间(如5秒)可允许操作者在执行自动循环前选择可替换的模式。
如此，控制器检测用户选定的模式(框168)，并且如果可替换的模式(如制冷模式或制热模式)被选定，控制器执行选定的模式(框170)。若在延迟期间内用户未选择模式，控制器进入自动模式。特别地，控制器查询关于是否支线飞机被选定(框172)，并且若支线飞机被选定，控制器设置阻尼器设置到第一设定值(框174)，例如，大约27％。控制器进一步检测是否窄体飞机被选定(框176)，并且若窄体飞机被选定，控制器设置阻尼器设置到第二设定值(框178)，例如，大约45％。控制器进一步检测是否宽体或巨型飞机被选定(框180)，并且若宽体或巨型飞机被选定，控制器设置阻尼器设置到第三设定值(框182)，例如，大约100％。一旦控制器根据选定的飞机设置阻尼器设置，自动模式可被执行以维持温度在期望范围内，并且控制器可继续监测模式中的变化(框184)。
用这种方法，在此公开的示例控制器，相较于传统系统，可适用于提高所示模块化空调装置的灵活性。换言之，甚至大容量的模块化空调装置可被配置为通过相应地调节阻尼器设置来为小型飞机服务。如此，只要飞机必需的输出量不超过模块化空调装置最大运行输出，任何模块化空调装置可为任何选定的飞机服务。
图11示出控制逻辑流程186，所述控制逻辑流程186可被执行以用于模块化空调系统，并考虑各种适用的影响因素以决定模块化装置的启动顺序。首先对模块化空调装置通电(框188)，并且控制器检测模块化空调装置的尺寸(框192)，选定的飞机尺寸(框194)和HVACR模式(框196)。考虑到飞机类型，HVACR模式和模块化空调装置的尺寸，控制器可在制热模式，制冷模式，自动模式和通风模式中的至少一种中执行控制(框198)。例如，若选择了制冷模式，控制器可执行图12和图13的逻辑流程。
用于制冷模式的图12中的控制逻辑流程200始于当制冷模式启动时，例如，通过用户选择或控制器自动决定。在制冷模式过程中，控制器可适用于接收关于环境空气温度(框204)，飞机尺寸(框206)和环境湿度(框208)的反馈信息并且计算所需的适当数量的压缩机级(stages of compressors)，从而根据这些反馈信息达到期望的制冷效果(框210)。一旦计算出必需数量的压缩机级，控制器启动适当数量的压缩机(框212)。随后，在操作过程中，控制器可使用探测到的排出空气温度(框214)以持续更新启动的压缩机的数量和位置。
例如，所公开的用于模块化空调装置的控制器实施例可输入探测到的排出空气温度到比例积分微分(PID)控制程序块以确定多少压缩机级以及应该启动哪个压缩机级，从而将排出空气温度维持在预定的设定值(如24°F)。进一步举例，若压缩机的启动数量不能达到预定的设定值，额外的压缩机级可被启动直至达到预定的设定值。压缩机也可被配置为控制哪些压缩机启动，哪些停止。例如，控制器可指定启动温度和停止温度给每个压缩机。这样，每个压缩机可在达到启动温度时启动并且在达到停止温度时停止。
图13示出一个示例方法，其中控制器可在制冷模式启动期间计算出必需的压缩机级的数量。在这个实施例中，所述方法包括为给定应用确定空气流动率(mass airflow rate)(框218)，确定输入空气热含量(框220)，确定期望输出空气热含量(框222)并且最后根据之前确定的值确定给定应用所需的压缩机级的适当数量(框224)。例如，在一个实施例中，可根据方程式(1)计算压缩机级的数量：
(1)#stages＝[a*Mairflow]*[b*(Hi，air-H0，air)]，
其中a为适当的度量常数，Mairflow为给定飞机模型的空气流动率，b为适当的度量常数，Hi，air为输入空气热含量，H0，air为输出空气热含量。适当的空气流动率可由控制器根据操作者的飞机选择和模块化空调装置尺寸所决定。适当的输入空气热含量可由控制器根据接收来自位于模块化空调系统中的传感器的温度和湿度的反馈信息所计算。输出空气热含量可由控制器通过查找表或者根据所述装置性能直接计算的结果所确定。
图14示出方法226，示例控制器可利用方法226以控制在模块化空调装置中的一个或多个冷凝器风扇的运行。传统控制系统随着压缩机装置的启动和停止来切换冷凝器风扇的开启和关闭，示例方法226可提供优于传统控制系统的明显优势。例如，现在公开的控制器可为每个冷凝器风扇提供不依赖与其相关联的压缩机组件的启动或停止的独立控制。如此，在此公开的示例控制器可比之前的系统更为有效地运行。
具体地，方法226包括探测制冷剂排放压力(框228)和根据探测到的排气压力确定将启动的冷凝器风扇的必需数量(框230)。如此，模块化空调装置实施例可包括遍布设置的压力传感器，所述压力传感器适用于探测制冷剂排放压力。控制器可检测环境温度是否超过预定的阈值(如95°F，框232)。若环境温度没有超过所述阈值，给定组件中的所有冷凝器风扇可在压缩机启动前启动(框234)，例如，以便可能实质减少或消除当压缩机在高温环境状况下运行时排放压力瞬间峰值的影响。
控制器也可检测以确定是否有排放压力传感器发生故障(框236)，并且若有排放压力传感器发生故障，由于压力反馈信息不可靠，组件中所有冷凝器风扇将被启动(框234)。控制器继续监测制冷剂排放压力并且在操作全程中调整每个压缩机组件内启动的冷凝器风扇的数量(框238)。此外，因为冷凝器风扇只根据需要启动，这种控制器可促进装置效率。例如，这种控制方法允许，如果排放压力低于预定的阈值，在压缩机组件中没有风扇启动。
图15示出示例方法240，现在公开的控制器可采用方法240控制热气阀的开启和关闭，所述热气阀被配置为确定流通到蒸发器旋管以实质减少或防止冻结可能性的热气流流量。方法240包括确定吸气压力设定值(框242)和监测在给定时间间隔内实际吸气压力(框244)以及进行比例积分微分(PID)控制。方法240还包括根据吸气压力的变化率为每一个热气阀确定适当的阀门开启百分比(框246)。例如，每一个热气阀可别开启到介于0％到100％的任何位置，以达到期望的吸气压力设定值或维持实际吸气压力在期望的范围内。
方法240可进一步包括允许通过气阀开启百分比来控制压缩机级的步骤。例如，所述方法包括对每一个热气阀的开启百分比求和以确定总热气开启值的步骤(框248)。方法240还包括确定计算所得的总热气开启值是否超过预定的阈值(如125％)的检测(框250)。若超过该阈值，用于最后运行的下游压缩机被停止(框252)，并总热气开启值将被重置为零(框254)。若没有超过该阈值，所述方法240包括检测附加压缩机启动的步骤(框256)。当附加压缩机被启动时，总热气开启值再次被重置为零(框254)。这样，相比于传统系统，控制器可使制冷能力最优化从而允许更多高效装置运行。
图16和17分别示出可被控制器利用以警告用户关键和非关键系统故障的方法。具体地，图16示出关键故障警报方法258。方法258包括探测关键故障(框260)和运行闪烁故障灯以通知用户已发生了关键故障(框262)。在警报用户后，控制器监控用于按下故障灯按钮的系统(框264)。若故障灯按钮没有按下，故障灯继续闪烁向用户警报所述故障。若用户按下故障灯按钮，飞机模型灯(如设置在一行的四个灯)亮起(框266)。于是，控制器利用这些灯显示表示已发生的关键故障类型的二进制计算结果(binaryenumeration)(框268)。例如，在一个实施例中，用户可参照编码的查找表，所述查找表根据传达的二进制计算结果指出详细故障。进一步举例，编码0001可表示环境探测器故障，编码0010可表示管道探测器故障等。
同样地，图17示出非关键故障警报方法270。方法270包括探测非关键故障(框272)和启动持续发亮的故障灯以通知用户已发生了非关键故障(框274)。在警报用户后，控制器监控用于按下故障灯按钮的系统(框276)。若故障灯按钮没有按下，故障灯仍旧发亮以警报用户所述故障。若用户按下故障灯按钮，模块化空调装置模式灯(如设置在一行上的四个灯)亮起(框278)。于是，控制器利用这些灯显示表示已发生非关键故障类型的二进制计算结果(框280)。例如，在一个实施例中，用户可参照编码的查找表，所述查找表可根据传达的二进制计算结果指出详细故障。进一步举例，编码0001可表示相应的湿度传感器故障。
应当注意的是，即使在所描述的实施例中，飞机模型灯被用来指出关键故障并且模式灯被用来指出非关键故障，在其他的实施例中，这种设置可被颠倒。此外，故障灯可被配置为持续发亮来表示关键故障，并且闪烁来表示非关键故障。确实，可采用各种合适方式中的任何方式向用户传达表示关键或非关键故障的二进制故障编码，所述传达方式可为利用位于模块化空调装置控制面板上的灯或其他工具。
虽然在此只示出和描述了本发明的某些特征，许多修改和变化将被本领域技术人员想到。因此，应当理解所附权利要求意在涵盖所有落入本发明实质精神的这些修改和变化。

Claims (19)

1.一种冷凝器组件，包括：
外壳，所述外壳限定空气流容积；
间隔物，所述间隔物将所述空气流容积分隔为第一容积和第二容积；
第一冷凝器旋管，所述第一冷凝器旋管设置在所述外壳的邻近所述第一容积的一侧；
第二冷凝器旋管，所述第二冷凝器旋管设置在所述外壳的邻近所述第二容积的一侧；
第一风扇，所述第一风扇设置在所述外壳的第一端以吹动空气通过所述第一冷凝器旋管和所述第一容积；以及
第二风扇，所述第二风扇设置在所述外壳的与所述第一端相对的第二端以将空气吸入所述第二容积并穿过所述第二冷凝器旋管。
2.根据权利要求1所述的冷凝器组件，进一步包括第三风扇，所述第三风扇设置在所述外壳的邻近所述第一风扇的所述第一端。
3.根据权利要求2所述的冷凝器组件，进一步包括第四风扇，所述第四风扇设置在所述外壳的邻近所述第二风扇的所述第二端。
4.根据权利要求3所述的冷凝器组件，进一步包括控制电路，所述控制电路被连接到所述第一风扇、所述第二风扇、所述第三风扇和所述第四风扇，并被配置为独立控制所述第一风扇、所述第二风扇、所述第三风扇和所述第四风扇的运行。
5.根据权利要求4所述的冷凝器组件，其中所述控制电路被配置为根据制冷剂压头来独立控制所述第一风扇、所述第二风扇、所述第三风扇和所述第四风扇的运行。
6.根据权利要求1所述的冷凝器组件，其中所述间隔物包括由绝缘介质所分隔的两块板。
7.根据权利要求6所述的冷凝器组件，其中所述绝缘介质为空气。
8.根据权利要求1所述的冷凝器组件，其中在所述第一容积中空气的温度低于在所述第二容积中空气的温度。
9.根据权利要求1所述的冷凝器组件，其中所述第一冷凝器旋管和所述第二冷凝器旋管为微通道冷凝器旋管。
10.根据权利要求1所述的冷凝器组件，其中所述外壳包括栅格，所述栅格被连接到所述第二冷凝器旋管，并被配置为近似均匀分布横穿所述第二冷凝器旋管长度的进入空气。
11.根据权利要求1所述的冷凝器组件，其中所述第一冷凝器旋管和所述第二冷凝器旋管是平行的。
12.一种模块化冷凝器装置，包括：
外壳；
第一微通道冷凝器旋管，所述第一微通道冷凝器旋管设置在所述外壳的容积内；
第二微通道冷凝器旋管，所述第二微通道冷凝器旋管设置在所述外壳的所述容积内；
风扇，所述风扇设置在所述外壳的端部，并被配置为吸入空气通过第一微通道冷凝器旋管；和
间隔物，所述间隔物设置在所述第一冷凝器旋管和第二冷凝器旋管之间，并且被配置为将穿过外壳的空气流分离为穿过所述第一微通道冷凝器旋管的第一空气流路径和穿过所述第二微通道冷凝器旋管的第二空气流路径。
13.根据权利要求12所述的模块化冷凝器装置，其中所述第一微通道冷凝器旋管与所述第二微通道冷凝器旋管相互平行。
14.根据权利要求12所述的模块化冷凝器装置，其中所述风扇形成穿过第一冷凝器旋管的第一空气流路径，并且第二风扇形成穿过所述第二冷凝器旋管的第二空气流路径。
15.根据权利要求14所述的模块化冷凝器装置，其中所述第一空气流路径具有实质上低于所述第二空气流路径的温度。
16.一种装配冷凝器组件的方法，包括：
设置间隔物在外壳内以限定空气容积，所述间隔物适用于将所述空气流容积分隔为第一容积和第二容积；
设置第一冷凝器旋管在所述外壳的邻近所述第一容积的第一侧中；
设置第二冷凝器旋管在所述外壳的邻近所述第二容积的第二侧中；
设置第一风扇在所述外壳的第一端，所述第一风扇配置为吸入空气通过所述第一冷凝器旋管和所述第一容积；
设置第二风扇在所述外壳的与所述第一端相对的第二端，所述第二风扇配置为注入空气进入所述第二容积并通过所述第二冷凝器旋管。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括设置第三风扇在所述外壳的邻近所述第一风扇的所述第一端中以及设置第四风扇在所述外壳的邻近所述第二风扇的第二端中的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括连接控制电路到所述第一风扇、所述第二风扇、所述第三风扇和所述第四风扇以独立控制各个风扇的步骤。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述控制电路被配置为根据制冷剂压头有选择地启动和停止所述第一风扇、所述第二风扇、所述第三风扇和所述第四风扇。
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