[发明专利]一种具有可变频驱动的预处理空气单元

说明书

本发明是关于一种为停留在地面上的航空器供应预处理空气的预处理空气单元，其中预处理空气是指经过加热或者冷却的空气。

在地面上，飞行器通常用辅助电源单元引擎(APU)驱动空调设备来冷却或加热航空器机舱达到令乘客感觉舒适的温度。然而，从航空煤油消耗、产生的噪声和CO2排放等方面来说，APU的运转成本高昂。比如，A320航空器每小时消耗大约160升燃料。除一般空气污染外，每消耗一升航空煤油导致2.5千克CO2排放进大气，因此上述APU每工作一小时，排放约400千克CO2。

为了避免在地面上运行上述APU，预处理空气单元被提供用来为停放的航空器供应所需的预处理空气。上述预处理空气单元是用上述的机场里可用的市电电源供电。

成本、效率、灵活性和适用性在已知的预处理空气单元中仍是个问题。

一种新型预处理空气单元被用来为停在地面的飞行器供应预处理空气。该新型预处理空气单元有带墙的外壳，限定了气流导管，该导管带有空气入口，用来引入环境的空气，并将之调节到一个低的温度，通常该温度介于零下5摄氏度到零上5摄氏度之间，该导管还带有空气出口(例如带有一个或者多个软管)用来连接到停留的航空器，并为停留的航空器供应调节过的空气。为了减少冷却损失，可以为所述的气流导管外墙提供一层热绝缘材料。

所述预处理空气单元进一步包括容纳于所述外壳内并连接到所述气流导管的鼓风机，用来产生从所述空气入口至所述空气出口的气流。所述鼓风机优选为高效的离心风扇。所述鼓风机优选地安装带有避震器并挠性连接到所述气流导管。

所述新型预处理空气单元进一步包括至少一个冷却系统，其中每个包括至少一个压缩机，至少一个冷凝器，至少一个膨胀阀和至少一个连接到包含冷凝剂的冷凝剂流体回路的蒸发器。

所述至少一个冷却系统的至少一个压缩机可以由变频驱动器提供电力。传统的预处理空气单元中，所述压缩机由市电电源供电，也即，在欧洲用50赫兹交流电压，在美国用60赫兹交流电压。从而，所述压缩机的最大性能由市电电源的频率决定。有利的是，所述新型预处理空气单元的所述变频驱动器的输出电压和频率是可变的，以根据当前冷却需求控制所述至少一个压缩机。优选地，所述变频驱动器将输出电压和频率的比值大致保持在一个常量从而在整个输出频率范围内保持高的电机转矩。用这种方式，所述至少一个冷却系统中的每个都可以连续运转，也即所述变频驱动器的输出电压和频率可以被调整为所述至少一个压缩机所需的水平，从而根据控制设定来冷却与所述至少一个蒸发器相互作用的气流。这与传统的开/关控制方式相比，延长了所述至少一个冷却系统的寿命并减少了电力消耗。

进一步的，与直接由市电电源供电的同样的压缩机相比，由变频驱动器驱动的压缩机的最大性能可以提高。比如，用输出频率为75赫兹的供电电压为压缩机供电比直接用欧洲市电电源供电的同样的压缩机增加了50％的冷却性能。

优选地，所述变频驱动器的控制器(以下简称为“VFD控制器”)能控制所述变频驱动器输出可变输出频率，比如，范围从0赫兹到所述压缩机的最大值，从而由所述变频驱动器供电的一个或者多个压缩机可以被控制用来提供可变的冷却性能，比如作为对所述气流导管中的气流的温度和流速的响应。

多个变频驱动器可以被提供用来为各压缩机提供电力，比如每个所述压缩机可以由单独的变频驱动器提供电力，该变频驱动器可以单独控制并可调整各压缩机的冷却性能。

每个变频驱动器可以被放置在所述外壳的任何合适的位置，适合于连接以便为所需的一个或者多个压缩机提供电力。

所述预处理空气单元可以进一步包括至少一个冷凝器风扇用来产生冷凝器气流，该气流与所述至少一个冷却系统的至少一个冷凝器相互作用从而增加所述至少一个冷凝器的热去除能力。

所述至少一个冷凝器风扇的每一个可以被放置在外壳中任何合适的位置用来在所述外壳中提供冷凝器气流。所述至少一个冷凝器风扇的每一个可以被放置到外壳上空气出口附近用来产生向外通过所述出口的冷凝器气流，并且所述至少一个冷凝器的每一个可以被放置在空气入口附近用来与在环境温度下产生的冷凝器气流相互作用。明显地，所述冷凝器气流的方向可以被反转，虽然在这样的情况下所述冷凝器气流可能在与所述至少一个冷凝器相互作用之前被外壳内部的部件加热。