出风风道结构、飞机地面空调器及其控制方法

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种出风风道结构、飞机地面空调器及其控制方法。

背景技术

常规的飞机地面空调机组，由于其采用全新风35℃进风，出风温度要求≤2℃，因此空调机组的最后两级蒸发器蒸发温度可能低于0℃，所以对于飞机地面空调机组，除霜装置是必不可少的。在制冷系统中，目前常用的空调除霜方式主要为逆循环除霜及热气旁通除霜。两种除霜方式都存在一定的优缺点：逆循环除霜速度快，但会吹热风；热气旁通除霜不吹热风，但化霜时间长，仍会使室内温度有一定的波动。

如公开号CN106871348A公开了一种热泵型飞机地面空调机组，该机组的除霜方式为热气旁通除霜，在蒸发器结霜时通过开启旁通阀，将部分压缩机排气旁通至蒸发器进行化霜，采用热气旁通除霜，机组的化霜时间较长，会使室内温度仍有一定的下降，且该方法有可能出现两个系统同时化霜，对机组的出风温度产生的影响更大，而飞机对机舱温度要求较高，频繁的温度波动会对飞机内部设备的精密度产生影响，甚至有可能造成损坏。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种出风风道结构、飞机地面空调器及其控制方法，能够在对蒸发器进行除霜过程中有效避免出风口吹出热风，进而保证使用侧的温度稳定，提升用户的舒适度。

为了解决上述问题，本发明提供一种出风风道结构，包括风道壳体，所述风道壳体具有进风口与出风口，沿所述进风口到所述出风口的方向，所述风道壳体内依次间隔设置有一级蒸发器、二级蒸发器，所述风道壳体的通道腔被分割为处于所述一级蒸发器的进风侧的进风段、处于所述一级蒸发器的出风侧与所述二级蒸发器的进风侧之间的一级出风段以及处于所述二级蒸发器的出风侧的二级出风段，所述进风段与所述一级出风段之间设有第一旁通风阀，在所述二级出风段对应的所述风道壳体上设有第一热风排出口，所述一级出风段中设有第一挡风板，所述第一挡风板具有使所述一级蒸发器的出风侧与所述二级蒸发器的进风侧连通的第一位置以及所述进风口与所述二级蒸发器的进风侧连通的第二位置，还具有处于所述二级出风段内的出风通道切换结构，所述出风通道切换结构能够形成使所述二级蒸发器的出风侧与所述第一热风排出口连通的第一流道以及使所述二级蒸发器的出风侧与所述出风口连通的第二流道。

优选地，所述出风通道切换结构包括第二挡风板以及设于所述第一热风排出口上的第三挡风板，所述第二挡风板具有与所述二级蒸发器接触的第三位置以及与所述二级蒸发器脱离且与所述风道壳体接触的第四位置，所述第三挡风板具有封闭所述第一热风排出口的第五位置以及导通所述第一热风排出口的第六位置，当所述第二挡风板处于第三位置、第三挡风板处于第六位置时形成所述第一流道，当所述第二挡风板处于第四位置、第三挡风板处于第五位置时形成所述第二流道。

优选地，所述二级出风段中还设有三级蒸发器，所述三级蒸发器将所述二级出风段分割为处于所述二级蒸发器的出风侧与所述三级蒸发器的进风侧之间的中间段以及处于所述三级蒸发器的出风侧的三级出风段，所述二级蒸发器与所述三级蒸发器在气流的流动方向上形成错位，所述三级蒸发器具有靠近所述二级蒸发器的近端，所述第二挡风板铰接于所述近端上。

优选地，所述近端上还设有分隔件，所述分隔件沿着气流流动方向延伸且处于所述三级蒸发器的出风侧。

优选地，所述进风段与所述一级出风段之间还设有第二旁通风阀，在所述三级出风段对应的所述风道壳体上还设有第二热风排出口，所述第二热风排出口上设有第四挡风板，所述第四挡风板具有封闭所述第二热风排出口的第七位置以及导通所述第二热风排出口的第八位置，当所述第四挡风板处于所述第八位置时，所述第四挡风板的自由端与所述分隔件接触。

优选地，所述第三挡风板与所述第四挡风板分别处于所述分隔件的相对两侧，当所述第三挡风板处于所述第六位置时，所述第三挡风板的自由端与所述分隔件接触。

本发明还提供一种飞机地面空调器，包括出风风道结构，所述出风风道结构为上述的出风风道结构。

本发明还提供一种飞机地面空调器的控制方法，用于对上述的飞机地面空调器具有的出风风道结构进行除霜，包括如下步骤：

获取二级蒸发器的表面温度T2；

比较T2与空调系统预设除霜温度Ta的大小；

根据T2与Ta的大小关系，控制第一旁通风阀的通断、第一挡风板的位置切换以及出风通道切换结构的流道切换，并控制对应的冷媒循环子系统切换运行模式。

优选地，

当T2＞Ta时，控制所述第一旁通风阀截断所述进风段与所述一级出风段，控制所述第一挡风板处于所述第一位置，控制所述出风通道切换结构形成所述第二流道，并控制所述一级蒸发器、二级蒸发器分别对应的冷媒循环子系统皆运行制冷模式；或者，

当T2≤Ta时，控制所述第一旁通风阀导通所述进风口与所述二级蒸发器的进风侧，控制所述第一挡风板处于所述第二位置，控制所述出风通道切换结构形成所述第一流道，并控制所述一级蒸发器对应的冷媒循环子系统运行制冷模式，控制所述二级蒸发器对应的冷媒循环子系统运行制热模式。

优选地，

当T2≤Ta时，还包括控制所述一级蒸发器对应的冷媒循环子系统中的压缩机运行频率升高，和/或，控制送风机的转速提高。

优选地，

当所述出风风道结构包括三级蒸发器、第二旁通风阀、第二挡风板、第三挡风板、第四挡风板时，还包括如下步骤：

获取三级蒸发器的表面温度T3；

比较T3与Ta的大小；

根据T3与Ta的大小关系，控制第一旁通风阀、第二旁通风阀的通断、第一挡风板、第二挡风板、第三挡风板、第四挡风板的位置切换，并控制对应的冷媒循环子系统切换运行模式。

优选地，

当T3＞Ta且T2＞Ta时，控制所述第一旁通风阀、第二旁通风阀截断所述进风段与所述一级出风段，控制所述第一挡风板处于所述第一位置，控制所述第二挡风板处于第四位置，控制第四挡风板处于第七位置，并控制所述一级蒸发器、二级蒸发器、三级蒸发器分别对应的冷媒循环子系统皆运行制冷模式；或者，

当T3≤Ta时，控制所述第一旁通风阀截断所述进风段与所述一级出风段、第二旁通风阀导通所述进风口与所述三级蒸发器的进风侧，控制所述第一挡风板处于所述第一位置，控制所述第二挡风板处于第三位置，控制所述第三挡风板处于第五位置，控制所述第四挡风板处于第八位置，并控制所述一级蒸发器及二级蒸发器分别对应的冷媒循环子系统皆运行制冷模式，控制所述三级蒸发器对应的冷媒循环子系统运行制热模式；或者，

当T2≤Ta且T2≤T3时，控制所述第一旁通风阀导通所述进风口与所述二级蒸发器的进风侧、第二旁通风阀截断所述进风段与所述一级出风段，控制所述第一挡风板处于所述第二位置，控制所述第二挡风板处于第三位置，控制所述第三挡风板处于所述第六位置，控制所述第四挡风板处于第七位置，并控制所述一级蒸发器及三级蒸发器分别对应的冷媒循环子系统皆运行制冷模式，控制所述二级蒸发器对应的冷媒循环子系统运行制热模式。

优选地，

当T3≤Ta时，还包括控制所述一级蒸发器和/或二级蒸发器对应的冷媒循环子系统中的压缩机运行频率升高；和/或，控制送风机的转速提高。

本发明提供的一种出风风道结构、飞机地面空调器及其控制方法，当所述二级蒸发器由于温度过低结霜需要化霜时，将所述第一旁通风阀将部分进风气流直接引导至所述二级蒸发器的进风侧处，同时通过控制所述二级蒸发器对应的冷媒循环子系统逆循环(也即由原运行的制冷循环切换为制热循环)实现对二级蒸发器的化霜，同时通过所述第一热风排出口将产生的热风从所述风道壳体中排出，同时另一部分进风气流则仍然经由所述一级蒸发器换热降温后经由所述出风口到达使用侧(也即空气调节空间)，从而在对蒸发器进行除霜过程中有效避免出风口吹出热风，进而保证使用侧的温度稳定，提升用户的舒适度。

附图说明

图1为本发明的出风风道结构的结构示意图截面，图中示出了空调器处于正常制冷模式下的状态，图中空心箭头表示出风气流；

图2为图1中的出风风道结构的空调器处于二级蒸发器化霜模式下的状态，图中空心箭头表示出风气流；

图3为图1中的出风风道结构的空调器处于三级蒸发器化霜模式下的状态，图中空心箭头表示出风气流；

图4为本发明另一实施例中空调器除霜控制流程示意图。

附图标记表示为：

1、风道壳体；2、一级蒸发器；21、第一旁通风阀；22、第二旁通风阀；3、二级蒸发器；41、第一热风排出口；42、第二热风排出口；51、第一挡风板；52、第二挡风板；53、第三挡风板；54、第四挡风板；6、三级蒸发器；7、分隔件。

具体实施方式

结合参见图1至图4所示，根据本发明的实施例，提供一种出风风道结构，包括风道壳体1，所述风道壳体1具有进风口与出风口，沿所述进风口到所述出风口的方向，所述风道壳体1内依次间隔设置有一级蒸发器2、二级蒸发器3，其中所述一级蒸发器2与相应的压缩机、节流元件等形成一级冷媒循环子系统，所述二级蒸发器3与相应的压缩机、节流元件等形成二级冷媒循环子系统，所述风道壳体1的通道腔被分割为处于所述一级蒸发器2的进风侧的进风段、处于所述一级蒸发器2的出风侧与所述二级蒸发器3的进风侧之间的一级出风段以及处于所述二级蒸发器3的出风侧的二级出风段，所述进风段与所述一级出风段之间设有第一旁通风阀21，在所述二级出风段对应的所述风道壳体1上设有第一热风排出口41，所述一级出风段中设有第一挡风板51，所述第一挡风板51具有使所述一级蒸发器2的出风侧与所述二级蒸发器3的进风侧连通的第一位置以及所述进风口与所述二级蒸发器3的进风侧连通的第二位置，还具有处于所述二级出风段内的出风通道切换结构，所述出风通道切换结构能够形成使所述二级蒸发器3的出风侧与所述第一热风排出口41连通的第一流道以及使所述二级蒸发器3的出风侧与所述出风口连通的第二流道。该技术方案中，当所述二级蒸发器3由于温度过低结霜需要化霜时，将所述第一旁通风阀21将部分进风气流直接引导至所述二级蒸发器3的进风侧处，同时通过控制所述二级蒸发器3对应的冷媒循环子系统逆循环(也即由原运行的制冷循环切换为制热循环)实现对二级蒸发器3的化霜，能够实现快速化霜，同时通过所述第一热风排出口41将产生的热风从所述风道壳体1中排出，同时另一部分进风气流则仍然经由所述一级蒸发器2换热降温后经由所述出风口到达使用侧(也即空气调节空间)，从而在对蒸发器进行除霜过程中有效避免出风口吹出热风，进而保证使用侧的温度稳定，提升用户的舒适度，而将其应用于飞机机舱中则能够为机舱内部提供恒温条件。

作为一种具体的实施方式，所述出风通道切换结构包括第二挡风板52以及设于所述第一热风排出口41上的第三挡风板53，所述第二挡风板52具有与所述二级蒸发器3接触的第三位置以及与所述二级蒸发器3脱离且与所述风道壳体1接触的第四位置，所述第三挡风板53具有封闭所述第一热风排出口41的第五位置以及导通所述第一热风排出口41的第六位置，当所述第二挡风板52处于第三位置、第三挡风板53处于第六位置时形成所述第一流道，当所述第二挡风板52处于第四位置、第三挡风板53处于第五位置时形成所述第二流道。该技术方案中，通过所述第二挡风板52与所述第三挡风板53两者的不同位置的选择实现所述第一流道与第二流道对气流流向的引导、切换。

进一步的，所述二级出风段中还设有三级蒸发器6，也即此时所述风道壳体1内沿着进风口至出风口的方向，所述一级蒸发器2、二级蒸发器3以及三级蒸发器6依次间隔设置，所述三级蒸发器6将所述二级出风段分割为处于所述二级蒸发器3的出风侧与所述三级蒸发器6的进风侧之间的中间段以及处于所述三级蒸发器6的出风侧的三级出风段，所述二级蒸发器3与所述三级蒸发器6在气流的流动方向上形成错位，所述三级蒸发器6具有靠近所述二级蒸发器3的近端，所述第二挡风板52铰接于所述近端上，使所述风道结构更加简单、紧凑同时结构更加合理。通过所述一级蒸发器2、二级蒸发器3以及三级蒸发器6的依次设置能够使所述进风口中的进风气流成梯度的降低到目标温度，例如2℃，使空调器的能效更高。

所述近端上还设有分隔件7，所述分隔件7沿着气流流动方向延伸且处于所述三级蒸发器6的出风侧，所述分隔件7将所述二级蒸发器3、三级蒸发器6的出风侧气流实现一定程度上的分离，从而能够分别对二级蒸发器3、三级蒸发器6的单独化霜而分别具有相对独立的热风排出通道，进而能够利于实现对各蒸发器分别对应的冷媒循环子系统的分级除霜，防止各个系统同时进行除霜作业。

进一步的，所述进风段与所述一级出风段之间还设有第二旁通风阀22，在所述三级出风段对应的所述风道壳体1上还设有第二热风排出口42，所述第二热风排出口42上设有第四挡风板54，所述第四挡风板54具有封闭所述第二热风排出口42的第七位置以及导通所述第二热风排出口42的第八位置，当所述第四挡风板54处于所述第八位置时，所述第四挡风板54的自由端与所述分隔件7接触，更进一步的，所述第三挡风板53与所述第四挡风板54分别处于所述分隔件7的相对两侧，当所述第三挡风板53处于所述第六位置时，所述第三挡风板53的自由端与所述分隔件7接触。该技术方案中所述第三挡风板53与所述第四挡风板54共用所述分隔件7使所述出风风道结构更加紧凑，所述第二热风排出口42则在所述三级蒸发器6化霜时能够将其产生的热风经由其排出所述风道壳体1，进而在对蒸发器进行除霜过程中有效避免出风口吹出热风，进而保证使用侧的温度稳定，提升用户的舒适度。

根据本发明的实施例，还提供一种飞机地面空调器，包括出风风道结构，所述出风风道结构为上述的出风风道结构。

根据本发明的实施例，还提供一种飞机地面空调器的控制方法，用于对上述的飞机地面空调器具有的出风风道结构进行除霜，包括如下步骤：

获取二级蒸发器3的表面温度T2；

比较T2与空调系统预设除霜温度Ta的大小；

根据T2与Ta的大小关系，控制第一旁通风阀21的通断、第一挡风板51的位置切换以及出风通道切换结构的流道切换，并控制对应的冷媒循环子系统切换运行模式。具体的，当T2＞Ta时，控制所述第一旁通风阀21截断所述进风段与所述一级出风段，控制所述第一挡风板51处于所述第一位置，控制所述出风通道切换结构形成所述第二流道，并控制所述一级蒸发器2、二级蒸发器3分别对应的冷媒循环子系统皆运行制冷模式；或者，当T2≤Ta时，控制所述第一旁通风阀21导通所述进风口与所述二级蒸发器3的进风侧，控制所述第一挡风板51处于所述第二位置，控制所述出风通道切换结构形成所述第一流道，并控制所述一级蒸发器2对应的冷媒循环子系统运行制冷模式，控制所述二级蒸发器3对应的冷媒循环子系统运行制热模式，而可以理解的是，所述二级蒸发器3运行制热模式经过预设时间后将再次切换为运行制冷模式，或者在所述二级蒸发器3的表面温度达到预设的除霜退出温度后再次切换为运行制冷模式。

进一步的，当T2≤Ta时，还包括控制所述一级蒸发器2对应的冷媒循环子系统中的压缩机运行频率升高，和/或，控制送风机(处于风道壳体1内)的转速提高，此时升高压缩机运行频率以及提高风机转速能够增大相应的蒸发器的制冷效果及风量，进而有效弥补由于所述二级蒸发器3不能制冷导致使用侧温度维持的冷量需求，也即实现了空调器的冷量补偿。

更进一步的，当所述出风风道结构包括三级蒸发器6、第二旁通风阀22、第二挡风板52、第三挡风板53、第四挡风板54时，还包括如下步骤：

获取三级蒸发器6的表面温度T3；

比较T3与Ta的大小；

根据T3与Ta的大小关系，控制第一旁通风阀21、第二旁通风阀22的通断、第一挡风板51、第二挡风板52、第三挡风板53、第四挡风板54的位置切换，并控制对应的冷媒循环子系统切换运行模式。

具体的，当T3＞Ta且T2＞Ta时，控制所述第一旁通风阀21、第二旁通风阀22截断所述进风段与所述一级出风段，控制所述第一挡风板51处于所述第一位置，控制所述第二挡风板52处于第四位置，控制第四挡风板54处于第七位置，并控制所述一级蒸发器2、二级蒸发器3、三级蒸发器6分别对应的冷媒循环子系统皆运行制冷模式；或者，当T3≤Ta时，控制所述第一旁通风阀21截断所述进风段与所述一级出风段、第二旁通风阀22导通所述进风口与所述三级蒸发器6的进风侧，控制所述第一挡风板51处于所述第一位置，控制所述第二挡风板52处于第三位置，控制所述第三挡风板53处于第五位置，控制所述第四挡风板54处于第八位置，并控制所述一级蒸发器2及二级蒸发器3分别对应的冷媒循环子系统皆运行制冷模式，控制所述三级蒸发器6对应的冷媒循环子系统运行制热模式；或者，当T2≤Ta且T2≤T3时，控制所述第一旁通风阀21导通所述进风口与所述二级蒸发器3的进风侧、第二旁通风阀22截断所述进风段与所述一级出风段，控制所述第一挡风板51处于所述第二位置，控制所述第二挡风板52处于第三位置，控制所述第三挡风板53处于所述第六位置，控制所述第四挡风板54处于第七位置，并控制所述一级蒸发器2及三级蒸发器6分别对应的冷媒循环子系统皆运行制冷模式，控制所述二级蒸发器3对应的冷媒循环子系统运行制热模式。

同样道理的，当T3≤Ta时，还包括控制所述一级蒸发器2和/或二级蒸发器3对应的冷媒循环子系统中的压缩机运行频率升高；和/或，控制送风机的转速提高。

进一步优选的是，在所述二级蒸发器3以及三级蒸发器6同时具备化霜条件时，也即其分别的表面温度同时低于Ta时，则首先控制三级蒸发器6化霜，在三级蒸发器6化霜结束退出化霜后再控制二级蒸发器3化霜，实现蒸发器的分级化霜，避免几个系统同时进入除霜模式，进一步减小除霜时温度波动。而可以理解的，二级蒸发器3以及三级蒸发器6化霜过程中采用上述对应的旁通阀、挡风板以及流道切换策略即可。

可以理解的，所述第一挡风板51、第二挡风板52、第三挡风板53、第四挡风板54皆为电动挡风板。

以下结合图1至图4对本发明的技术方案的一个具体实施方式进一步进行阐述。

本发明的出风风道结构主要由旁通风阀1(也即第一旁通风阀21)、旁通风阀1(第二旁通风阀22)、电动挡风板1(也即第一挡风板51)、电动挡风板2(也即第二挡风板52)、电动挡风板3(也即第三挡风板53)、电动挡风板4(也即第四挡风板54)组成。当系统(也即飞机地面空调器)处于正常制冷模式时(如图1)，各个空调子系统中分别具有的压缩机全开(也即一级蒸发器2、二级蒸发器3、三级蒸发器6分别对应的冷媒循环子系统)，第一旁通风阀21、第二旁通风阀22关闭，第一挡风板51处于b-c状态，第二挡风板52处于f-e状态，第三挡风板53处于g-e状态，第四挡风板54处于i-j状态，新风依次经过一级蒸发,2、二级蒸发器3、三级蒸发器6被冷却到2℃以下送风。

图2为二级蒸发器3进入除霜模式示意图：二级蒸发器3对应的冷媒循环子系统(下简称为系统2)中的压缩机逐渐降低频率至停机状态，一级蒸发器2对应的冷媒循环子系统(下简称为系统1)以及三级蒸发器6对应的冷媒循环子系统(下简称为系统3)中的压缩机则逐渐提高频率使出风温度稳定。当系统2压缩机停机后，第一旁通风阀21打开，第二旁通风阀22关闭，送风机(处于风道壳体1内)提高频率使送风量保存稳定，第一挡风板51处于a-c状态，第二挡风板52处于f-d状态，第三挡风板53处于g-h状态，第四挡风板54处于i-j状态，然后系统2逆循环(也即运行制热模式)运行，大部分新风经过一级蒸发器2、三级蒸发器6，被冷却到2℃以下送风，小部分新风从第一旁通阀21进入二级蒸发器3进行逆循环除霜，除霜产生的热空气从风道e-g处(也即第一热风排出口41处)排向外界。

图3为三级蒸发器6进入除霜模式示意图：系统3中具有的压缩机逐渐降低频率至停机状态，系统1、2中分别具有的压缩机逐渐提高频率使出风温度稳定。当系统3压缩机停机后，第二旁通风阀22打开，第一旁通风阀21关闭，送风机提高频率使送风量保持稳定，第一挡风板51处于b-c状态，第二挡风板52处于f-d状态，第三挡风板53处于g-e状态，第四挡风板54处于i-h状态，然后系统3逆循环运行，大部分新风经过一级蒸发，2、二级蒸发器3被冷却到2℃以下送风，小部分新风从第二旁通风阀22进入三级蒸发器6进行逆循环除霜，除霜产生的热空气从风道i-j处(也即第二热风排出口42)排向外界。

图4为空调器除霜控制流程示意图：一级蒸发器2、二级蒸发器3、三级蒸发器6表面温度分别为T1、T2、T3，除霜温度(也即预设除霜温度)为Ta，退出除霜模式温度(也即预设的除霜退出温度)为Tc，除霜运行时间(也即预设时间)为t1，正常制冷运行时间为t2。当T2＞Ta且T3＞Ta时，空调器系统(其包括上述的系统1、系统2、系统3)处于正常制冷模式；当T3≤Ta时，系统3进入除霜模式，此时系统3逆循环运行，直到T3＞Tc且系统3逆循环运行时间超过t1时，系统3退出除霜模式；当T2≤Ta且T2≤T3时，系统2进入除霜模式，此时系统2逆循环运行，直到T2＞Tc且系统2逆循环运行时间超过t1时，系统2退出除霜模式。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。