一种机载辅助空调系统

1.本发明涉及航空制冷领域，尤其涉及一种机载辅助空调系统。


背景技术：

2.机载辅助冷却系统，是飞机辅助冷却系统，不同于飞机环控系统，机载辅助冷却系统采用压缩机、换热器等制冷方案。蒸发器是机载蒸发循环制冷系统必不可少的四大部件之一，采用蒸发式制冷循环技术，通过制冷剂在蒸发器芯体内蒸发，使通过蒸发器的空气冷却降温。在工作过程中蒸发器温度较低，源源不断形成冷凝水会滴落伸直在蒸发器表面结霜影响换热，所有需要定期对蒸发器进行化霜或即使对冷凝水进行引流排放。对于制冷系统，常见的冷凝水排放方法有：重力自流法、水封法、机械提升法，然而由于飞机的飞行状态会发生变化，处于不同的飞行状态时，倾斜角度会发生变化，当处于一些倾斜角度范围时，冷凝水会从蒸发器的中部滴落，直接从蒸发风道的进风口飞出，进入到飞机的其它位置，导致冷凝水的出现漏水、滴水问题。
3.本实验团队长期针对飞机冷却系统的漏水和滴水问题的相关技术进行大量相关记录资料的浏览和研究，同时依托相关资源，并进行大量相关实验，经过大量检索发现存在的现有技术如us08739563b2、us20110154849a1、cn113734448a2、cn113566456a公开的解决制冷系统蒸发器表面结霜或冷凝水滴落的问题，如现有技术cn113566456a公开的一种机载蒸发风道和机载辅助冷却系统，该机载蒸发风道包括风道本体(3)和设置在风道本体内的导风引流结构，风道本体的底部设置有进风口，进风口处设置有环形止挡结构，环形止挡结构用于对流经风道本体内壁的冷凝水进行止挡，风道本体靠近环形止挡结构的底部位置设置有排水口，导风引流结构沿着气流的流动方向延伸，导风引流结构的迎风侧设置有防止冷凝水沿着导风引流结构流出进风口的挡水结构。该机载蒸发风道能够提高冷凝水的排水效果。但该机载蒸发风道也存在一些问题：首先，该机载蒸发风道与空气的换热的面积较小，换热的角度无法物空气发生碰撞，换热效率不高；其他，该机载蒸发风道无法对蒸发器表面的少量水分进行引流容易发生结霜问题。
4.为了解决本领域普遍存在的以上问题，作出了本发明。
5.背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种机载辅助空调系统。
7.为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：
8.一种机载辅助空调系统，包括用于与空气进行热交换以对空气冷却的蒸发器组件，所述蒸发器组件包括蒸发器、风道，所述风道包括进风段、换热段、出风段，所述进风段、换热段、出风段均采用绝缘材料制作而成，所述蒸发器安装在所述换热段上以对进入所述风道内的空气进行冷却；所述蒸发器组件还包括设置在所述风道内的水分收集系统；
9.所述水分收集系统包括设置在进风段的用于使进入风道内的空气水分进行带电的电荷产生模块；
10.所述水分收集系统还包括设置在蒸发器上的用于对空气中的带电水分进行吸附的电荷吸附模块；
11.所述水分收集系统还包括用于对电荷吸附模块和蒸发器上的冷凝水进行引流的引流模块。
12.进一步的，所述电荷产生模块包括设置在进风段内的放电电极、与放电电极电极相反的相反电极、与所述放电电极和相反电极连接的高压电源。
13.进一步的，所述电荷吸附模块包括覆盖在蒸发器表面上的导电海绵，所述导电海绵设置有若干个开孔以方便空气与蒸发器直接接触进行冷却，所述导电海绵用于吸附蒸发器上和空气中的水分。
14.进一步的，所述引流模块包括引流架，所述引流架安装在导电海绵内，所述引流架上铺设有引流小孔用于引流导电海绵中的水分，所述引流小孔与负压装置连接以对导电海绵中的水分产生吸力。
15.进一步的，所述引流架为由若干个引流管组成的纵横交错的结构，所述导电海绵的开孔开设在所述引流架的结构空隙中，所述引流小孔周向铺设在所述引流管的管身上。
16.进一步的，所述引流管为扁平的长方体结构，所述引流管的扁平面垂直于蒸发器的换热面。
17.进一步的，所述换热段为弯曲结构或弯折结构，所述换热段的弯曲结构或弯折结构中的每个分段的正对空气流动方向的内侧壁上均设置有所述蒸发器。
18.进一步的，所述蒸发器周向安装在所述换热段的内侧壁上，所述导电海绵、所述引流架与所述蒸发器匹配设置，所述蒸发器的面积与所述分段的内侧壁匹配。
19.进一步的，所述蒸发器组件还包括设置在出风段中的风机，所述风机用于使空气从风道的进风段进入并从出风段流出。
20.本发明所取得的有益效果是：
21.1.通过设置包括了电荷产生模块、电荷吸附模块、引流模块的水分收集系统，实现蒸发器组件中的水分的收集，防止飞机在飞行过程中蒸发器组件发生漏水或滴水的情况；
22.2.进风段、换热段、出风段均为绝缘材料制成，因此由进风段内产生的带电空气不会吸附到风道的侧壁上；
23.3.通过设置导电海绵用于对空气中带电水分和带电物质的吸附，大部分带电水分被导电海绵吸附，少部分水分在蒸发器表面上凝结形成冷凝水，而导电海绵也会对蒸发器上的冷凝水进行吸附，很好的实现对带电水分和冷凝水的吸收，避免蒸发器上的水分停留过长时间形成结霜；同时导电海绵还能吸收空气中的杂质，使蒸发器组件实现空气冷却的同时还实现对空气的过滤；
24.4.通过在导电海绵内设置引流架，实现对导电海绵中的水分进行引流，避免导电海绵吸收水分饱和而导致水分外溢或滴落，同时引流架也能对蒸发器上的冷凝水产生靠近导电海绵的吸力，从而帮助导电海绵更好的吸收蒸发器上的水分；
25.5.所述引流架设置为纵横交错的结构，而导电海绵对应引流架的结构设置，从而使蒸发器换热表面分散地布设有导电海绵，方面导电海绵对蒸发器上的冷凝水的吸附；通
过在引流架的结构空隙中设置开孔，方便进入风道内的空气与蒸发器进行热交换而冷却；
26.6.扁平结构的引流管，一方面，通过减少引流管的宽度能为导电海绵的开孔腾出更多的面积，另一方面，通过提高引流管的深度，提高导电海绵与空气中水分的接触面积，从而提高导电海绵的对空气中带电水分的吸附能力；
27.7.周向铺设在引流管的管身上引流小孔能对包裹引流管的导电海绵进行全方面的引流；
28.8.设置弯曲结构或弯折结构的换热段提高从进风段进入的带电空气与换热段的碰撞和接触的面积或时间，也即是提高从进风段进入的带电空气与蒸发器和导电海绵的碰撞和接触的面积或时间，以加强空气的冷却效果和空气中带电水分的吸附；通过在出风段设置风机实现了风道的需换热空气的引人，并提高引入空气与换热段的碰撞力度，也方便冷却的空气进入飞机内的标的处。
附图说明
29.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
30.图1为本发明的机载辅助空调系统的蒸发器组件的一个实施例的组成部件示意图。
31.图2为本发明的一个实施例的导电海绵与引流架之间配合的位置关系图。
32.图3为本发明的图2中a处的放大图。
33.图4为本发明的一个实施例的蒸发器与引流架、导电海绵之间配合的部分剖视图。
34.图5为本发明的图4的b处中的第一海绵和第二海绵配合的放大图。
35.图6为本发明的一个实施例的风道的结构示意图。
36.附图标号说明：1-蒸发器；101-蒸发器换热表面2-进风段；3-换热段；4-出风段；5-导电海绵；501-第一海绵；502-第二海绵；503-开孔；6-引流架；7-引流管的宽；8-引流管的深。
具体实施方式
37.为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；要指出的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本案。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。并且关于附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
38.实施例一：
39.一种机载辅助空调系统，如图1所示，包括用于与空气进行热交换以对空气冷却的蒸发器1组件，所述蒸发器1组件包括蒸发器1、风道，如图6所示，所述风道包括进风段2、换热段3、出风段4，所述进风段2、换热段3、出风段4均采用绝缘材料制作而成，所述蒸发器1安装在所述换热段3上以对进入所述风道内的空气进行冷却；所述蒸发器1组件还包括设置在所述风道内的水分收集系统；所述水分收集系统包括设置在进风段2的用于使进入风道内
的空气水分进行带电的电荷产生模块；所述水分收集系统还包括设置在蒸发器1上的用于对空气中的带电水分进行吸附的电荷吸附模块；所述水分收集系统还包括用于对电荷吸附模块和蒸发器1上的冷凝水进行引流的引流模块。
40.所述电荷产生模块包括设置在进风段2内的放电电极、与放电电极电极相反的相反电极、与所述放电电极和相反电极连接的高压电源。放电电极在进风段2内释放出的离子：在真空环境下，所述放电电极释放的离子沿所述放电电极和相反电极之间的电力线运动；在风力的作用下，离子偏离所述电力线并吸附在空气中的水分和物质上，使进入进风段2内的空气中的水分和物质带电。
41.如图2、图3、图4所示，所述电荷吸附模块包括覆盖在蒸发器1表面上的导电海绵5，所述导电海绵5设置有若干个开孔503以方便空气与蒸发器1直接接触进行冷却，所述导电海绵5用于吸附蒸发器1上和空气中的水分。带电的空气进入换热段3时，与换热段3上的蒸发器1和蒸发器1上的导电海绵5接触，带电的水分会凝结在蒸发器1和导电海绵5上，同时导电海绵5也会对蒸发器1上的水分进行吸收；为了加强所述导电海绵5对带电水分的吸附，也可对导电海绵5设置电极性，使导电海绵5的电极性与所述放电电极的极性相反。
42.如图2、图3、图4所示，所述引流模块包括引流架6，所述引流架6安装在导电海绵5内，所述引流架6上铺设有引流小孔用于引流导电海绵5中的水分，所述引流小孔与负压装置连接以对导电海绵5中的水分产生吸力。在导电海绵5内设置引流架6，一方面能吸收导电海绵5中的水分，另一方面，当导电海绵5中的大部分水分被引流架6吸收后，引流架6也能对蒸发器1上的冷凝水产生靠近导电海绵5的吸力。
43.所述引流架6为由若干个引流管组成的纵横交错的结构，所述导电海绵5的开孔503开设在所述引流架6的结构空隙中，所述引流小孔周向铺设在所述引流管的管身上。在一种实施方式中，所述引流架6为回字格结构或米字格结构或田字格结构或其他由引流管组成的纵横交错的结构。所述引流架6可一体成型或由独立的引流管组合成型。图2示出了引流架6为田字格结构的一种实施方式。
44.所述引流管可为圆柱体结构或椭圆柱体结构或长方体结构或其他多边体结构。在一种实施方式中，如图4所示，所述引流管为扁平的长方体结构，所述引流管的扁平面垂直于蒸发器1的换热面。扁平的长方体结构即宽度窄、深度深，所述引流管沿垂直于所在的蒸发器换热表面101的方向为引流管的深8度方向，所述引流管沿平行于所在的蒸发器换热表面101的方向包括了引流管的宽7度方向和长度方向，图4中的黑色填充部分表示引流管的部分剖视图，并标示出引流管的宽7和引流管的深8。
45.所述换热段3为弯曲结构或弯折结构(如图6所示)，所述换热段3的弯曲结构或弯折结构中的每个分段的正对空气流动方向的内侧壁上均设置有所述蒸发器1。所述弯曲结构如s型结构，所述弯折结构，如v型结构或n型结构或w型结构，优选的，所述弯折结构的弯折角度在45
°‑
170
°
之间，优选的，所述弯折结构的弯折角度在90
°‑
135
°
之间。
46.所述蒸发器1周向安装在所述换热段3的内侧壁上，所述导电海绵5、所述引流架6与所述蒸发器1匹配设置，所述蒸发器1的面积与所述分段的内侧壁匹配。在一种实施方式中，当所述换热段3的每个分段为多边体结构时，所述换热段3的每个分段的每个内侧壁上均安装有所述蒸发器1。
47.所述出风段4设置有风机用于使空气从风道的进风段2进入并从出风段4流出进入
飞机内的标的处。
48.实施例二：本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并作进一步具体描述：
49.一种机载辅助空调系统，所述风管的进风段2、换热段3、出风段4可拆卸连接；所述进风段2与换热段3的连接夹角在45
°‑
170
°
之间，优选的，所述进风段2与换热段3的连接夹角在90
°‑
135
°
之间。
50.所述进风段2内沿第一方向间隔且平行设置有若干个所述放电电极，所述第一方向垂直于所述进风段2的轴心方向；所述放电电极和所述相反电极交替间隔设置。也就是说，一个所述相反电极设置在两两个所述放电电极之间，或，一个所述放电电极的两侧对应设置有两个所述相反电极；所述放电电极的数量包括n个(n为大于等于1的整数)，所述相反电极的数量包括k个(k为大于等于1的整数)；若干个所述放电电极和对应的所述相反电极构成一组电极组合，也就是，n个所述放电电极和对应的k个所述相反电极构成一组电极组合，所述电极组合的数量为m组(m为大于等于1的整数)，m组所述电极组合沿第二方向平行且间隔设置，所述第二方向同时垂直于所述第一方向和所述进风段2的轴心方向。设置多组电极组合可确保穿过进风段2的空气与离子的充分接触，同时可降低高压电源的电压等级。所述高压电源提供的电压等级为6kv-20kv，在一种实施方式中，所述高压电源提供的电压等级为6kv-8kv。
51.所述电荷产生模块还包括用于支撑放电电极和相反电极的支撑结构，在一种实施方式中，所述支撑结构的数量为n k个，每个所述支撑结构沿第二方向设置且其两端与所述进风段2的侧壁固连，所述支撑结构采用绝缘材料制成，一个所述支撑结构上安装有m个所述放电电极，或，一个所述支撑结构上安装有m个所述相反电极。在一种实施方式中，所述支撑结构为支撑杆。在另一种实施方式中，所述支撑结构为板状结构，将进风段2分隔成多个进风分道。当然，用于支撑放电电极和相反电极的支撑结构亦可采用本领域技术人员可获知的现有技术和结构。
52.在一种实施方式中，所述引流架6固定在蒸发器1上，所述引流架6与其对应的蒸发器1间隔设置，所述导电海绵5包括第一海绵501和第二海绵502，所述引流架6与其对应的蒸发器1之间的间隔用于容纳所述第一海绵501或第二海绵502，所述第二海绵502或第一海绵501安装于所述引流架6的外侧。所述导电海绵5可更换。为了方便解释，图4、图5中，将设置在所述引流架6与其对应的蒸发器1之间的海绵称为第一海绵501。
53.述第一海绵501上设置有第一纹路空隙，所述第二海绵502上设置有第二纹路空隙，如图5所示，所述第一纹路空隙和第二纹路空隙的形状与所述引流架6的结构匹配，如图4所示，所述第一纹路空隙和第二纹路空隙配合用于容纳所述引流架6的引流管，所述第一海绵501和第二海绵502互相配合以包裹住所述引流架6上的引流管。所述第一海绵501和第二海绵502之间通过摩擦配合、锥度配合、卡扣配合或本领域已知的其它手段连接配合。
54.所述引流小孔上设置有反渗透膜，所述反渗透膜用于使水分从引流管的外部单向进入引流管的内部。
55.在一种实施方式中，如图6所示，所述换热段3采用弯折结构，且所述换热段3的每个分段为多边体结构，所述风管的进风段2和出风段4亦采用与换热段3对应的多边体结构。例如，所述风管的进风段2和出风段4均为四边体结构，所述换热段3由3个分段组成的弯折
结构，所述换热段3的每个分段均为四边体结构。所述四边体结构即包括四个侧壁。
56.实施例三：本实施例为上述实施例的进一步描述应当理解本实施例包括前述全部技术特征并作进一步具体描述：
57.一种机载辅助空调系统的工作步骤，包括：
58.s1、出风段4上的风机将空气引入风道内；
59.s2、进风段2内的放电电极开始放电以使进入进风段2内的空气中的水分和物质带电；
60.s3、带电水分和带电物质跟随空气来到换热段3，与换热段3上的蒸发器1、导电海绵5进行接触；导电海绵5实现对空气中带电水分的吸附，导电海绵5对蒸发器1表面上的冷凝人进行吸收；引流架6对导电海绵5中的水分进行引流，对蒸发器1表面上的冷凝水进行吸引；
61.s4、空气穿过换热段3后变成冷空气并经由出风段4流出进入飞机的标的处。
62.综上所述，本发明的一种机载辅助空调系统，通过设置包括了电荷产生模块、电荷吸附模块、引流模块的水分收集系统，实现蒸发器1组件中的水分的收集，防止飞机在飞行过程蒸发器1组件发生漏水或滴水的情况；进风段2、换热段3、出风段4均为绝缘材料制成，因此由进风段2内产生的带电空气不会吸附到风道的侧壁上；通过设置导电海绵5用于对空气中带电水分和带电物质的吸附，大部分带电水分被导电海绵5吸附，少部分水分在蒸发器1表面上凝结形成冷凝水，而导电海绵5也会对蒸发器1上的冷凝水进行吸附，很好的实现对带电水分和冷凝水的吸收，避免蒸发器1上的水分停留过长时间形成结霜；同时导电海绵5还能吸收空气中的杂质，使蒸发器1组件实现空气冷却的同时还实现对空气的过滤；通过在导电海绵5内设置引流架6，实现对导电海绵5中的水分进行引流，避免导电海绵5吸收水分饱和导致水分外溢或滴落，同时引流架6也能对蒸发器1上的冷凝水产生靠近导电海绵5的吸力，从而帮助导电海绵5更好的吸收蒸发器1上的水分；所述引流架6设置为纵横交错的结构，而导电海绵5对应引流架6的结构设置，从而使蒸发器换热表面101分散布设有导电海绵5，方面导电海绵5对蒸发器1上的冷凝水的吸附；通过在引流架6的结构空隙中设置开孔503，方便进入风道内的空气与蒸发器1进行热交换而冷却；扁平结构的引流管，一方面，通过减少引流管的宽7度能为导电海绵5的开孔503腾出更多的面积，另一方面，通过提高引流管的深8度，提高导电海绵5与空气中水分的接触面积，从而提高导电海绵5的对空气中带电水分的吸附能力；设置弯曲结构或弯折结构的换热段3提高从进风段2进入的带电空气与换热段3的碰撞和接触的面积或时间，也即是提高从进风段2进入的带电空气与蒸发器1和导电海绵5的碰撞和接触的面积或时间，以加强空气的冷却效果和空气中带电水分的吸附；周向铺设在引流管的管身上引流小孔能对包裹引流管的导电海绵5进行全方面的引流；通过在出风段4设置风机实现了风道的需换热空气的引人，并提高引入空气与换热段3的碰撞力度，也方便冷却的空气进入飞机内的标的处。
63.虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和
元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。并且应当理解，在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。