CN109334995B - 一种直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，属于直升机电气环控设计技术领域。该系统包括压缩机、冷凝器、冷凝风机、前舱蒸发器、前舱蒸发风机、后舱蒸发器、后舱蒸发风机，结合三通阀及电磁阀实现分区域制冷，其中，三通阀入口端连通所述冷凝器组件，第一出口端连通所述前舱蒸发器，第二出口端连通所述后舱蒸发器；电磁阀设置在后舱蒸发器与三通阀之间。本申请实现了直升机蒸发循环制冷系统与机电综合管理系统的控制指令和显示集成，利用变频空控制技术实现分区控制，利用自动除霜技术保证系统稳定运行。
Description
技术领域
本申请属于直升机电气环控系统设计技术领域，具体涉及一种直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统。
背景技术
随着直升机应用领域越来越广泛，舱内环境舒适性要求越来越高，同时对系统重重量限制越来越严格。为了既满足人员使用舒适性的需要，又满足重量最低的要求，提出了本发明。
直升机风挡玻璃面积大，夏季受太阳辐射作用产生很大的热负荷，同时直升机与固定翼不同，本身为非密封舱室，外界环境大气与舱内环境大气可直接进行交换。对于直升机来说，创造一个恒定温度的舱室环境是非常困难的。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，采用分区域控制方式，利用变频电驱动压缩机实现对前舱和全舱分区进行制冷。在比较炎热的环境下，进行全舱制冷，提供舒适的微气候环境，兼顾客舱人员。为了保证性能的前提下，重量最低，本发明直升机电驱动蒸发循环制冷系统取消了传统的制冷操纵盒，与环控控制系统集成设计，接受机电综合管理系统的控制命令。
本申请直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，包括：
压缩机、冷凝器、冷凝风机、前舱蒸发器、前舱蒸发风机、后舱蒸发器、后舱蒸发风机，以及
三通阀，入口端连通所述冷凝器，第一出口端连通所述前舱蒸发器，第二出口端连通所述后舱蒸发器；
电磁阀，设置在后舱蒸发器与三通阀之间。
制冷电控盒，连接机电综合管理系统、压缩机、冷凝风机、前舱蒸发风机、后舱蒸发风机以及电磁阀，所述制冷电控盒包括：
接收机电综合管理系统的模式指令
控制压缩机运转的第一控制单元；
控制前舱蒸发风机运转的第二控制单元；
控制后舱蒸发风机运转的第三控制单元；
控制电磁阀开关的第四控制单元；
控制冷凝风机运转的第五控制单元；
当制冷电控盒接收到的模式指令为全舱制冷时，检测到前舱蒸发器及后舱蒸发器的出口温度均超出设定温度第一阈值时，控制前舱蒸发风机、后舱蒸发风机、冷凝风机及压缩机运转，并打开所述电磁阀；
当制冷电控盒接收到的模式指令为前舱制冷时，检测到前舱蒸发器的出口温度均超出设定温度第二阈值时，控制前舱蒸发风机、冷凝风机及压缩机运转，并关闭所述电磁阀及停止后舱蒸发风机运转。
优选的是，所述设定温度为15℃～32℃。
优选的是，所述制冷电控盒还包括：
当制冷电控盒接受到的模式指令为全舱制冷时，检测到前舱蒸发器及后舱蒸发器的出口温度均小于除霜温度时，控制前舱蒸发风机、后舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并打开所述电磁阀；
当制冷电控盒接受到的模式指令为前舱制冷时，检测到前舱蒸发器的回风温度小于除霜温度时，控制前舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并关闭所述电磁阀及停止后舱蒸发风机运转。
优选的是，所述除霜温度设定为1℃～3℃。
优选的是，所述冷凝器与前舱蒸发器之间设置有第一膨胀阀。
优选的是，所述冷凝器与后舱蒸发器之间设置有第二膨胀阀。
优选的是，所述制冷电控盒包括接收机电综合管理系统的内通风指令，并且，
当制冷电控盒接受到的模式指令为全舱内通风时，控制前舱蒸发风机、后舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并打开所述电磁阀；
当制冷电控盒接受到的模式指令为前舱内通风时，控制前舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并关闭所述电磁阀及停止后舱蒸发风机运转。
优选的是，述第一阈值选取自1～3℃之间的任一值。
优选的是，述第二阈值选取自1～3℃之间的任一值。
优选的是，所述前舱蒸发风机、后舱蒸发风机风速可调。
本申请实现了直升机蒸发循环制冷系统与机电综合管理系统的控制指令和显示集成，利用变频空控制技术实现分区控制，利用自动除霜技术保证系统稳定运行。
附图说明
图1为本申请直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统的一优选实施例的各部件连接示意图。
其中，1-压缩机，2-冷凝器，3-冷凝风机，4-前舱蒸发器，5-前舱蒸发风机，6-后舱蒸发器，7-后舱蒸发风机，8-三通阀，9-电磁阀，10-制冷电控盒，11-机电综合管理系统，12-第一膨胀阀，13-第二膨胀阀。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本申请提供了一种直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，如图1所示，包括压缩机1、冷凝器2、冷凝风机3、前舱蒸发器4、前舱蒸发风机5、后舱蒸发器6、后舱蒸发风7，三通阀8及制冷电控盒10。
其中，三通阀8的入口端连通所述冷凝器2，第一出口端连通所述前舱蒸发器4，第二出口端连通所述后舱蒸发器6；
电磁阀9设置在后舱蒸发器6与三通阀8之间；
制冷电控盒10，连接机电综合管理系统11、压缩机1、冷凝风机3、前舱蒸发风机5、后舱蒸发风机7以及电磁阀9，所述制冷电控盒10被配置成：
接收机电综合管理系统的模式指令；
控制压缩机运转的第一控制单元；
控制前舱蒸发风机运转的第二控制单元；
控制后舱蒸发风机运转的第三控制单元；
控制电磁阀开关的第四控制单元；
控制冷凝风机运转的第五控制单元；
当制冷电控盒接收到的模式指令为全舱制冷时，检测到前舱蒸发器4及后舱蒸发器6的出口温度均超出设定温度第一阈值时，控制前舱蒸发风机5、后舱蒸发风机7、冷凝风机3及压缩机1运转，并打开所述电磁阀9；
当制冷电控盒接收到的模式指令为前舱制冷时，检测到前舱蒸发器4的出口温度超出设定温度第二阈值时，控制前舱蒸发风机5、冷凝风机3及压缩机1运转，并关闭所述电磁阀9及停止后舱蒸发风机7运转。
本申请直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统中的制冷电控盒，用于与机电综合管理系统通信，接受命令并驱动压缩机、冷凝风机、蒸发风机、电磁阀动作，系统采用自动除霜技术，防止压缩机出现高压故障和蒸发器芯体堵塞损坏。
本实施例中，压缩机1可以采用变频电驱动式压缩机，采用直流变频技术，可根据系统运行工况进行变转速调节，实现分区控制，避免电功耗浪费，压缩机启动采用变频软启动控制，利用直流无刷电动机驱动压缩机工作，避免启动电流过大，影响直升机电网安全。
本实施例中，可以对冷凝器增加干燥储液器(含压力开关)，用于去除系统内多余水分，防止系统内杂质堵塞膨胀阀，实现液气分离，储存多余的制冷剂。
本实施例还可以包括送风软管，送风软管为绝热保温软管；出风口可根据实际布置空间进行设计；制冷剂可以选择R134a，制冷电控盒主要接受控制指令，并控制系统运行。
本实施例中，压缩机用于吸入蒸发器过来的低温低压制冷剂气体，并压缩成高温高压过热制冷剂气体排入冷凝器。
本实施例中，蒸发器用于将低于环境温度的两相状态的制冷剂温度，通过蒸发风机吹风作用，吸收环境空气中的热量，在蒸发器出口变成低温低压制冷剂蒸气。
在一些可选实施方式中，所述设定温度为15℃～32℃。
在一些可选实施方式中，所述制冷电控盒还包括：
当制冷电控盒接受到的模式指令为全舱制冷时，检测到前舱蒸发器及后舱蒸发器的出口温度均小于除霜温度时，控制前舱蒸发风机、后舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并打开所述电磁阀；
当制冷电控盒接受到的模式指令为前舱制冷时，检测到前舱蒸发器的回风温度小于除霜温度时，控制前舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并关闭所述电磁阀及停止后舱蒸发风机运转。
上述实施例中，回风温度及除霜温度通过传感器获得，除霜温度传感器用于检测蒸发器出口温度，并将检测的温度反馈给制冷电控盒，风温度传感器用于检测蒸发器出口温度，并将检测的温度反馈给制冷电控盒。
在一些可选实施方式中，所述除霜温度设定为1℃～3℃。
在一些可选实施方式中，所述冷凝器与前舱蒸发器之间设置有第一膨胀阀12。
在一些可选实施方式中，所述冷凝器与后舱蒸发器之间设置有第二膨胀阀13。
上述两个实施例中，膨胀阀用于将温度和压力较高的制冷剂液体节流降压，使制冷剂气液两相状态排入蒸发器。
在一些可选实施方式中，所述制冷电控盒包括接收机电综合管理系统的内通风指令，并且，
当制冷电控盒接受到的模式指令为全舱内通风时，控制前舱蒸发风机、后舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并打开所述电磁阀；
当制冷电控盒接受到的模式指令为前舱内通风时，控制前舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并关闭所述电磁阀及停止后舱蒸发风机运转。
在一些可选实施方式中，所述第一阈值选取自1～3℃之间的任一值。
在一些可选实施方式中，所述第二阈值选取自1～3℃之间的任一值。
以第一阈值及第二阈值均取2℃，以及除霜温度为3℃为例进行说明，下述实施例中，应当理解，驾驶舱为前舱，客舱为后舱。
a)当制冷电控盒接收机电综合管理系统“全舱”区域“制冷”指令时，制冷电控盒检测到蒸发器回风温度大于设定温度2℃(是指超过设定温度2℃，其中，设定温度前述中限定为15～32℃)时，制冷电控盒控制驾驶舱和客舱蒸发风机、冷凝风机、压缩机、电磁阀开启工作，压缩机压缩制冷剂进入冷凝器，经过膨胀阀节流后，分别进入驾驶舱和客舱蒸发器，再过回流进入压缩机，实现全舱制冷。
b)当制冷电控盒接收机电综合管理系统“前舱”区域“制冷”指令时，制冷电控盒检测到蒸发器回风温度大于设定温度2℃时，制冷电控盒控制驾驶舱蒸发风机、冷凝风机、压缩机工作，电磁阀关闭，压缩机压缩制冷剂进入冷凝器，经过膨胀阀节流后，进入驾驶舱蒸发器，再过回流进入压缩机，实现前舱制冷。
c)当制冷电控盒接收机电综合管理系统“全舱”或“前舱”区域“制冷”指令时，制冷电控盒检测到蒸发器回风温度小于设定温度2℃时，制冷处于待机状态，制冷电控盒控制前舱和/或后舱蒸发风机运转，控制冷凝风机、压缩机、电磁阀停止工作；
d)当制冷电控盒接收机电综合管理系统“全舱”区域“制冷”指令时，制冷电控盒检测到前舱及后舱蒸发器出口温度小于除霜温度(3℃)时，制冷电控盒控制驾驶舱和客舱蒸发风机运转，控制冷凝风机、压缩机停止运转工作，打开电磁阀；
e)当制冷电控盒接收机电综合管理系统“前舱”区域“制冷”指令时，制冷电控盒检测到前舱蒸发器出口温度小于除霜温度(3℃)时，制冷电控盒控制驾驶舱蒸发风机运转，控制冷凝风机、压缩机停止运转，并关闭电磁阀及停止后舱蒸发风机运转；
f)制冷电控盒接收机电综合管理系统“全舱”区域“制冷”指令时，制冷电控盒检测到前舱及后舱蒸发器出口温度大于除霜温度(3℃)时，制冷电控盒控制前舱及后舱蒸发风机、冷凝风机、压缩机工作，电磁阀运转，压缩机压缩制冷剂进入冷凝器，经过膨胀阀节流后，进入驾驶舱蒸发器，再过回流进入压缩机，实现前舱制冷。
g)制冷电控盒接收机电综合管理系统“前舱”区域“制冷”指令时，制冷电控盒检测到前舱蒸发器出口温度大于除霜温度(3℃)时，制冷电控盒控制前舱蒸发风机、冷凝风机、压缩机工作，电磁阀关闭，压缩机压缩制冷剂进入冷凝器，经过膨胀阀节流后，进入驾驶舱蒸发器，再过回流进入压缩机，实现前舱制冷。
h)内通风时，冷凝风机、压缩机、电磁阀不工作，驾驶舱和/或客舱的蒸发风机运行，实现“全舱”或“前舱”通风功能。
在一些可选实施方式中，所述前舱蒸发风机、后舱蒸发风机风速可调，满足使用人员对不同风速的选择。
本申请实现了直升机蒸发循环制冷系统与机电综合管理系统的控制指令和显示集成，利用变频空控制技术实现分区控制，利用自动除霜技术保证系统稳定运行。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，包括：
压缩机(1)、冷凝器(2)、冷凝风机(3)、前舱蒸发器(4)、前舱蒸发风机(5)、后舱蒸发器(6)、后舱蒸发风机(7)，以及
三通阀(8)，入口端连通冷凝器(2)，第一出口端连通所述前舱蒸发器(4)，第二出口端连通所述后舱蒸发器(6)；
电磁阀(9)，设置在后舱蒸发器(6)与三通阀(8)之间；
制冷电控盒(10)，连接机电综合管理系统(11)、压缩机(1)、冷凝风机(3)、前舱蒸发风机(5)、后舱蒸发风机(7)以及电磁阀(9)，所述制冷电控盒(10)被配置成：
接收机电综合管理系统的模式指令；
控制压缩机运转的第一控制单元；
控制前舱蒸发风机运转的第二控制单元；
控制后舱蒸发风机运转的第三控制单元；
控制电磁阀开关的第四控制单元；
控制冷凝风机运转的第五控制单元；
当制冷电控盒接收到的模式指令为全舱制冷时，检测到前舱蒸发器(4)及后舱蒸发器(6)的出口温度均超出设定温度第一阈值时，控制前舱蒸发风机(5)、后舱蒸发风机(7)、冷凝风机(3)及压缩机(1)运转，并打开所述电磁阀(9)；
当制冷电控盒接收到的模式指令为前舱制冷时，检测到前舱蒸发器(4)的出口温度超出设定温度第二阈值时，控制前舱蒸发风机(5)、冷凝风机(3)及压缩机(1)运转，并关闭所述电磁阀(9)及停止后舱蒸发风机(7)运转。
2.如权利要求1所述的直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，所述设定温度为15℃～32℃。
3.如权利要求1所述的直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，所述制冷电控盒还包括：
当制冷电控盒接受到的模式指令为全舱制冷时，检测到前舱蒸发器及后舱蒸发器的出口温度均小于除霜温度时，控制前舱蒸发风机、后舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并打开所述电磁阀；
当制冷电控盒接受到的模式指令为前舱制冷时，检测到前舱蒸发器的回风温度小于除霜温度时，控制前舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并关闭所述电磁阀及停止后舱蒸发风机运转。
4.如权利要求3所述的直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，所述除霜温度设定为1℃～3℃。
5.如权利要求1所述的直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，所述冷凝器与前舱蒸发器之间设置有第一膨胀阀(12)。
6.如权利要求1所述的直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，所述冷凝器与后舱蒸发器之间设置有第二膨胀阀(13)。
7.如权利要求1所述的直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，所述制冷电控盒包括接收机电综合管理系统的内通风指令，并且，
当制冷电控盒接受到的模式指令为全舱内通风时，控制前舱蒸发风机、后舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并打开所述电磁阀；
当制冷电控盒接受到的模式指令为前舱内通风时，控制前舱蒸发风机运转；控制冷凝风机、压缩机停止运转；并关闭所述电磁阀及停止后舱蒸发风机运转。
8.如权利要求1所述的直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，所述第一阈值选取自1～3℃之间的任一值。
9.如权利要求1所述的直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，所述第二阈值选取自1～3℃之间的任一值。
10.如权利要求1-9任一项所述的直升机变频电驱动蒸发循环制冷系统，其特征在于，所述前舱蒸发风机、后舱蒸发风机风速可调。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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