用于机动车辆的空调系统的制作方法

专利名称：用于机动车辆的空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机动车辆如卡车的空调系统，尤其涉及一种连接安装在车顶的空调装置和设置在乘客车厢中的多个送风口的送风管设备，用于将经调节的空气输送到各个送风口，其中空气的温度和湿度受空调装置控制。
已知一种传统的用于车顶具有空调装置的机动车辆(卡车)的空调系统，如美国专利USP4,608,834所公开的空调系统。在这个传统系统中，用于形成制冷循环的蒸发器和送风器被设置在空调装置中，用于从乘客车厢抽吸空气的空气抽吸口和用于将经蒸发器冷却的空气吹出的送风口在空调装置底部形成，所述底部被插入到在车顶处形成的顶部开口中。依据这种结构，空气抽吸口和送风口被设置在乘客车厢的顶篷上，冷却的空气由设置在乘客头部上方的送风口吹向乘客的身体上部。在这种传统系统中，除了上述冷却操作，还可进行加热操作和除湿操作。
依据上面的传统系统，送风口和用于将经调节的空气输送到送风口的送风管可以在空调装置中一体地形成，通过将空调装置的底部插入到在车顶上形成的单个装置开口中，空调装置可以容易地安装在车顶。对于机动车辆的空调系统，需要多种操作模式，如除了制冷模式、加热模式和除湿模式，还需要用于前挡风玻璃和侧挡风玻璃的除霜模式。
例如，如果送风口在乘客车厢的顶篷形成，由于从送风口到乘客脚部的较长距离，被加热的空气温度降低，将会破坏对乘客的舒适的加热操作。而且，在除霜模式下，不可能获得足够的性能，除非送风口设置在挡风玻璃附近。为了克服上述问题，应该在乘客车厢中的适当位置设置对应于各个操作模式的多个送风口，多个送风管是必需的，用于将经调节的空气从安装在车顶的空调装置输送到各自的送风口。
然而，在这种系统中，多个管道开口必需设置在空调装置上，多个送风管和多个管道开口的连接部分不可避免地设置在车顶上形成的顶部开口处。结果，需要在车顶形成更大的顶部开口或者在车顶形成与送风管的数量对应的多个顶部开口。在构成制冷循环的蒸发器、送风器和其它部件设置在空调装置中的情况下，空调装置的重量变大。当更大重量的空调装置被安装在具有更大顶部开口的车顶时，必需设置加强装置以增加顶部开口的机械强度。如上所述，当空调装置具有多个管道开口时，空调装置很难安装在车顶。
本发明是在考虑上述问题的基础上提出的，本发明的一方面是提供一种用于机动车辆尤其是用于卡车的空调系统，其中空调装置安装在车顶上，所述空调系统通过减少空调装置和送风管之间连接部分的数量，因此减少在车顶形成的顶部开口的数量，来获得舒适的空调性能。
根据本发明的特点，一种空调装置被安装在车顶，在其中装配有用于空调操作(冷却和加热操作)的蒸发器和其它部件。多个送风管设置在乘客车厢中，每个送风管在上游侧具有空气入口，在下游侧具有送风口，其中多个管道部分设置在乘客车厢的内壁。在车顶上形成多个顶部开口，通过它们空气入口与空调装置中形成的空气混合室由多个连接元件连接起来，从而根据各个操作模式经调节的空气(空气温度由空调装置控制)通过多个送风口吹向乘客车厢。
对于不同操作模式，多个送风口(如面部送风口和睡眠送风口)在共用送风管中形成，以减少送风口的数量。另外，至少送风管的两个空气入口被排列得互相靠近，这些空气入口通过分叉连接元件与空气混合室连接，该分叉连接元件设置在一个顶部开口处。因此，需要在车顶形成的顶部开口的数量进一步减少。
例如，除霜送风管和脚部送风管被分叉连接元件通过一个顶部开口与空气混合室连接，而具有面部送风口和睡眠送风口的面部送风管和侧部除霜送风管同样地由另一个分叉元件通过另一个顶部开口与空气混合室连接，从而，与5个不同送风管分别独立地通过各自的顶部开口与空气混合室连接的空调系统比较，送风管的数量从5个减少到4个，而顶部开口的数量从5个减少到2个。
根据本发明的另一个特点，所述分叉连接元件具有一对开口于空气混合室的空气输送口和一对分别设置在所述空气输送口处的控制阀，所述控制阀用于根据各个操作模式打开或关闭空气输送口。
根据本发明的另一个特点，电驱动压缩机被装配到空调装置，电能从安装在机动车辆上的电池或者来自外部的商业电源供给压缩机，从而即使在机动车辆的发动机停止期间空气调节操作仍能够连续地进行。
根据本发明的另一个特点，所述空调系统包括热泵循环，其中制冷剂的流动方向根据制冷模式和加热模式的操作模式进行转换，一部分被压缩的高温制冷剂供给设置在蒸发器下游侧的热交换器以加热被蒸发器冷却的空气。因此，不需要设置加热中心——热的发动机机冷却水供给该加热中心——以加热空气，因而在发动机舱和空调装置之间不需要任何管道连接。
通过以下结合附图的具体描述，本发明的上述和其它目标、特征和优点将变得更加明显。在图中

图1是根据本发明的第一个实施例的用于机动车辆的空调系统的示意图；图2是图1所示空调系统的空调装置的俯视示意图，其中空调装置安装在车辆顶部；图3A是分叉连接元件的示意透视图；图3B是图3A所示分叉连接元件的横截面图，其中分叉连接元件被装配到空调装置的装置壳体；图4是根据第一个实施例的制冷循环的示意图；图5是根据第一个实施例的除霜送风管和脚部送风管的示意透视图；图6是根据第一个实施例的侧面除霜送风管和面部送风管的示意透视图；图7是根据本发明的第二个实施例的除霜送风管和脚部送风管的示意透视图；图8是图7所示空调系统的空调装置的俯视示意图，其中空调装置安装在车辆顶部；图9示出了根据本发明的第三个实施例的睡眠送风管和侧面除霜送风管的示意透视图；图10是根据第三个实施例的变更实施方式的睡眠送风管和面部送风管的示意透视图；图11是根据本发明的第四个实施例的侧面除霜送风管的示意透视图；图12是根据第四个实施例的变更实施方式的面部送风管的示意透视图；图13根据另一个实施例的制冷循环的示意图。
(第一个实施例)以下将参考图1～6说明本发明的第一个实施例。
如图1所示，根据本发明的第一个实施例的用于机动车辆的空调系统包括安装在机动车辆车顶的空调装置10；用于根据各个操作模式将经调节的空气输送到乘客车厢的多个送风口13a～17a、16e(图5和图6)；用于从空调装置10向各个送风口13a～17a和16e输送经调节的空气的多个送风管13～17(图5和图6)；以及用于从乘客车厢吸入空气的空气抽吸口18a。
空调装置10的装置壳体11中具有制冷循环设备20(图4)，它包括压缩机21、冷凝机22，等等。装置壳体11形成有管道开口50和60，多个送风管13～17通过分叉连接元件40(后面将详细介绍)与管道开口50和60连接，管道开口50和60根据各个操作模式打开或关闭。因此空调装置10是用于通过空气抽吸口18a从乘客车厢吸入空气和通过管道开口50和60将经调节的空气输送给各个送风管13～17的装置。
根据本实施例的制冷循环设备20是一个热泵循环，在其中制冷剂的流动方向根据制冷和加热操作模式而转换。如图4所示，设备20包括制冷循环，其中压缩机21、冷凝器22、膨胀阀23(减压装置)和蒸发器24以封闭回路连接。设备20进一步包括四通阀29和收集器25，其中四通阀29转换流体流动以便由压缩机21压缩的高压制冷剂在冷却操作期间可以流入冷凝器22，而在加热操作期间，高温制冷剂流入蒸发器24。冷却操作期间在蒸发器24处或者加热操作期间在冷凝器22处蒸发的低压制冷剂流回到压缩机21。
收集器25是一种用于抽吸在冷却操作期间在蒸发器24处或者在加热操作期间在冷凝器22处蒸发的低压制冷剂的设备，并用于在将吸入的制冷剂分成液相和气相制冷剂后向压缩机21供给气相制冷剂。收集器25设置在四通阀29和压缩机21的入口侧之间。结果，在冷却操作期间，制冷剂沿实线箭头“a”所示的方向流动，并沿虚线箭头“b”所示的方向流动。
这个实施例的压缩机21是具有电动机的电动操作的压缩机，它通过变换器21a选择性地通过电连接设备34与外部商业电源连接，或者与车辆电池33连接，所述车辆电池33是由发动机驱动的发电机产生的电能充电的。例如，在车辆行驶期间，压缩机21(电动机)是由来自车辆电池33的电能驱动的，当车辆停止时，是由来自外部的商业电源的电能驱动的(通过电连接设备34)。
变换器21a被连接到电子控制装置30上，用来控制连接到压缩机21上的电动机的转速。当变换器21a被连接到外部商业电源34时(通过电连接设备34)，它通过电源线(未示出)与电源连接。
在制冷操作期间，冷凝器22冷凝压缩机21压缩的高压制冷剂。冷凝器22与冷凝器风扇22a一起被装配到装置壳体11中，通过冷凝器风扇22a的操作，外部空气被引入装置壳体，以便制冷剂的热量辐射到空气中来冷凝制冷剂。减压装置23由毛细管构成，通过膨胀制冷剂来为制冷剂减压。减压的制冷剂流进蒸发器24中。
蒸发器24是用于蒸发制冷剂的热交换器。同样地蒸发器24与风扇24a一起被安装进装置壳体11中，以便吸收乘客车厢的空气，并通过蒸发器24的热交换冷却空气。通过至少一个送风口(13a到17a，16e)经调节的(冷却的)空气被吹进乘客车厢。在蒸发器24处蒸发的制冷剂流回到压缩机21的入口一侧。
在本实施例的制冷循环设备20中，旁路通道26与冷凝器22平行地设置，从而在制冷期间被压缩机21压缩的部分高压制冷剂绕过冷凝器22。在该旁路通道26中，设置有电磁阀28、热交换器27和止回阀28a，其中热交换器27加热在蒸发器24处冷却的空气。
电磁阀28与电子控制装置30连接，并控制流进热交换器27的高压(高温)制冷剂的量。在制冷期间电磁阀28根据来自控制装置30的控制信号而在操作中打开。止回阀28a防止被冷凝器22冷凝的制冷剂流入热交换器27。除了变换器21a，电动操作的部件如四通阀29、冷凝器风扇22a、风扇24a、电磁阀28等也与电子控制装置30连接并受其控制。
电子控制装置30包括计算机，用于在收到来自各种传感器31如内部温度传感器、外部温度传感器、日照(insolation)传感器等的检测信号和来自操作面板32的操作信号时，通过依照预先确定的程序进行计算，来控制上述电驱动部件。以与制冷循环设备20一样的方式，电子控制装置30同样地连同变换器21a、电池33和与外部商业电源连接的连接设备34一起被装配到装置壳体11中。
如图1和图2所示，压缩机21位于装置壳体11中机动车辆的左侧，冷凝器22和冷凝器风扇22a布置在车辆的前侧，位于压缩机21的前面。空气被冷凝器风扇22a从在装置壳体11的前端形成的前端开口吸入到装置壳体11中，并通过在装置壳体11的后端形成的格栅11b吹到外面，其中空气通过冷凝器22流动，部分空气流经压缩机21。
用于驱动压缩机21的电动机因而被经过的空气冷却，所述空气是流经冷凝器22的空气的一部分。当车辆行驶时，由于风筒压力(ram-pressure)，空气也经由前端开口11a被吸入到装置壳体中。虽然它们未在图中示出，四通阀29、电磁阀28和收集器25被设置在压缩机21附近。根据部件的这种布置，用于互相连接这些部件的管路布置变得简单。
风扇24a和蒸发器24被设置在压缩机21的附近，位于压缩机21的右手侧。在风扇24a产生的空气流的上游一侧，在装置壳体11上形成空气抽吸孔18，其中孔18通过在乘客车厢的顶篷上形成的空气抽吸口18a与乘客车厢连通。采用这种设置，空气被从乘客车厢由风扇24a吸入到装置壳体11中，并吹向蒸发器24。虽然在图中未示出，减压装置23被设置在蒸发器24附近，位于其上游一侧。
在图2中，附图标记19代表在装置壳体11上并在抽吸孔18后侧形成的外部空气入口。转换门(未示出)被设置在空气抽吸孔18和外部空气入口19处，以便来自乘客车厢的内部空气或者外部空气选择性地由风扇24a送到装置壳体11中。
空气混合门121和热交换器27被设置在蒸发器24的下游一侧以形成空气混合室12a。空气混合门121通过调节绕过热交换器27的空气和流经热交换器27的空气的混合比率来控制空气温度。由空气混合门121流出的冷却空气和流经热交换器27的加热空气在空气混合室12a中混合。
多个管道开口50和60(在本实施例中是两个开口)在装置壳体11上形成，开口于空气混合室12a。分叉连接元件40(后面介绍)被设置在管道开口50和60处。
虽然在图中未示出，电气部件如变换器21a、电池33、连接装置34、电子控制装置30等被设置在空气混合室12a中的不干扰空气在混合室中的流动的位置处。电池33可以不设置在空气混合室12a(装置壳体11)中，而是设置在车辆的发动机舱中。在电池33的这种设置方式下，连接发电机和电池33的较大直径的电线长度可以缩短，所以对降低成本是可取的。
在图2中，一点画线表示位于驾驶座位、副驾驶座位和休息空间空间的乘客。经调节的空气从送风口(脚部送风口14a、面部送风口16a、隐蔽送风口(veil blower opening)16e和睡眠送风口17a)吹向乘客，如图1、图5和图6所示。如下所述，送风口通过多个送风管13～16与空气混合室12a连接。
如图3A和图3B所示，设置在装置壳体11的管道开口50和60处的各个分叉连接元件40由一对空气输送口40a、一对可旋转地支撑在空气输送口40a处的控制门41和向下突出到装置壳体11下端的侧壁42a和中心壁42b形成，因此分叉的空气通路由侧壁42a和中心壁42b形成。侧壁和中心壁部分42a和42b进一步突出到在车辆顶部形成的顶部开口1a中，所以由侧壁和中心壁42a和42b形成的各个空气通路43与送风管13和14(以及15和16)相通。密封元件(未示出)设置在分叉连接元件40和顶部开口1a之间，从而使乘客车厢与车辆外部密封。
多个送风管13～16可以传统方式通过连接元件被独立地连接到装置壳体11上，必须在装置壳体11上形成与送风管数量对应的多个管道开口，同样数量的控制门应该被设置在各个管道开口处，而且同样数量的顶部开口应该被形成在车顶上。对应送风管13～16，这种顶部开口的数量至少应是4个或5个。
然而，根据本发明，送风管13～16中的一部分被设置为共用形式，送风管13～16被分成组，在各个组中，送风管的上游侧被放置在一起，各个组的上游侧被各个分叉连接元件40连接到装置壳体11，以减少在车辆顶部形成的顶部开口1a的数量。和送风管独立地与装置壳体连接的情况比较，根据本发明，顶部开口的数量可以被减少到一半数量(两个开口)。
第一个分叉连接元件40设置在管道开口50处，该开口50在位于车辆前侧、空气混合室12a的内部的装置壳体11中形成，第一个分叉连接元件40与除霜送风管13和脚部送风管14连接，除霜送风管13和脚部送风管14在另一端分别与除霜送风口13a和脚部送风口14a相通，如图2和图5中清楚地示出的那样。
第二分叉连接元件40设置在管道开口60处，该开口60在位于车辆后侧、空气混合室12a内部的装置壳体11中形成，第二个分叉连接元件40与侧部除霜送风管15和面部送风管16连接，如图2和图6中更好地示出的那样。侧部除霜送风管15在另一端与侧部除霜送风口15a相通。面部送风管16与面部送风口16a、隐蔽送风口16e和睡眠送风口17a相通。在这个实施例中，对应面部送风口16a的送风管和对应睡眠送风口17a的送风管被设置为公共使用状态，即送风口16a和17a在共用送风管(面部送风管16)中形成。
激励器(未示出)，如伺服电机，被设置在控制门41处，用于在接收到来自电子控制装置30的控制信号时根据各种操作模式打开或关闭对应空气送风口40a的门41。对于卡车，操作模式有除霜模式、制冷模式、加热模式、除湿和加热模式、睡眠模式等。根据操作模式，至少空气输送口40a之一被控制在打开状态。
例如，在除霜模式，用于除霜送风管13的空气输送口40a被打开，在制冷模式，另一个用于面部送风管16的空气输送口40a被打开，在加热模式，另一个用于脚部送风管14的空气输送口40a被打开，在除湿和加热模式，用于除霜送风管13和侧面除霜送风管15的空气输送口40a被打开，在睡眠模式下，用于面部送风管16的空气输送口40a进一步被打开。在加热模式，除了用于脚部送风管14的空气输送口40a被打开，用于除霜送风管13和侧面除霜送风管15的空气输送口40a也可以被打开，因此有蒸汽的挡风玻璃可以被清理干净。
下面参考图5和图6更为详细地介绍设置在乘客车厢中的送风管。在图5中，标示出了除霜送风管13和脚部送风管14，它们与设置在装置壳体11的管道开口50处的分叉连接元件40连接，而在图6中，标示出了侧面除霜送风管15和面部送风管16，它们与设置在装置壳体11的管道开口60处的分叉连接元件40连接。
如图5所示，除霜送风管13包括水平延伸的管道部分13b和一对与水平延伸的管道部分13b的各端连接的倾斜延伸的管道部分13c，其中，水平延伸的管道部分13b设置在车辆顶部的内表面(在乘客车厢的顶篷部分)处，而倾斜延伸的管道部分13c沿着车辆的左右前支柱部分设置。通过分叉连接元件40与空气混合室12a相通的空气入口13d，在水平延伸的管道部分13b的上表面形成，而多个除霜送风口13a在各个倾斜延伸的管道部分13c的侧表面形成，所以在空气混合室12a中经调节的空气通过除霜送风口13a被吹向前挡风玻璃。
也如图5所示，脚部送风管14同样包括水平延伸的管道部分14b和一对与水平延伸的管道部分14b的各端连接的倾斜延伸的管道部分14c，其中，水平延伸的管道部分14b设置在车辆顶部的内表面(在乘客车厢的顶篷部分)处，而倾斜延伸的管道部分14c沿着车辆左右前支柱部分设置，并通过仪表板部分2进一步延伸到乘客脚部附近。通过分叉连接元件40与空气混合室12a相通的空气入口14d，在水平延伸的管道部分14b的上表面形成，而脚部送风口14a在各个倾斜延伸的管道部分14c的前端形成，所以在空气混合室12a中经调节的空气通过脚部送风口14a被吹向乘客脚部。
除霜送风管13和脚部送风管14的空气入口13d和14d被并排设置，分叉连接元件40的侧壁42a和中心壁42b插入到空气入口13d和14d中，这已经参考图3A和图3B进行了说明。
根据上面的送风管的设置，由空调装置10调节的空气可以被分别引入到送风管13和14，以将经调节的空气由除霜送风口13a和脚部送风口14a吹出。除霜送风管13和脚部送风管14由上游端至下游端被内部部件覆盖。
在图5和图6中，附图标记2代表设置在乘客车厢前侧的仪表板，附图标记3代表在两个乘客座位之间设置的中央控制台。
如图6所示，侧面除霜送风管15包括水平和横向延伸的管道部分15b和一对与横向延伸的管道部分15b各端连接的、水平和纵向延伸的管道部分15c，其中，横向和纵向延伸的管道部分15b和15c设置在车辆顶部的内表面(在乘客车厢的顶篷部分)上。通过分叉连接元件40与空气混合室12a相通的空气入口15d，在横向延伸的管道部分15b的上表面形成，而多个侧面除霜送风口15a在各个纵向延伸的管道部分15c的侧表面形成，所以在空气混合室12a中经调节的空气通过侧面除霜送风口15a被吹向车辆的侧面挡风玻璃的内表面。
也如图6所示，面部送风管16同样地包括水平和横向延伸的管道部分16b和一对与横向延伸的管道部分16b的各端连接的水平和纵向延伸的管道部分16c，其中，横向和径向延伸的管道部分16b和16c设置在车辆顶部的内表面(在乘客车厢的顶篷部分)上。通过分叉连接元件40与空气混合室12a相通的空气入口16d，在横向延伸的管道部分16b的上表面形成，而多个面部送风口16a在各个纵向延伸的管道部分16c的侧表面形成，所以在空气混合室12a中调节的空气通过面部送风口16a被吹向乘客的身体上部。隐蔽送风口16e也在纵向延伸的管道部分16c上形成，经调节的空气同样地通过送风口16e被吹向乘客的身体上部，从而通过送风口16a和16e吹出的空气从乘客的头部起包围着乘客的身体上部。睡眠送风口17a进一步在横向延伸的管道部分16b的侧表面上形成，以将经调节的空气通过这些送风口17a吹向躺在休息空间的乘客。从图6和上述介绍可以理解，在这个实施例中，对应面部送风口的送风管和对应睡眠送风口的送风管被设置成公用形式。
侧面除霜送风管15和面部送风管16的空气入口15d和16d被并排排列，分叉连接元件40的侧壁42a和中心壁42b插入到空气入口15d和16d中，这已经参考图3A和图3B解释过。
虽然在图中未示出，空气控制门分别设置在面部送风口16a、隐蔽送风口16e和睡眠送风口17a处，从而从这些开口吹出的空气能够被分别控制和调节。激励器可以设置在空气控制门上，从而空气控制门可以由电子控制装置30控制。空气控制门能够由乘客手动控制。和送风管13和14一样，送风管15和16同样地被内部部件覆盖。
空调装置10和送风管13、14、15和16被以下面的方式装配到车辆上。送风管13和16首先被装配到乘客车厢。分叉连接元件40被分别装配到在装置壳体11中形成的各个管道开口50和60。然后，装配了制冷循环设备20的装置壳体11被安装到车顶，其中，分叉连接元件40的侧壁42和中心壁43被插入到在车顶形成的顶部开口1a和各个送风管13～16的空气入口13d、14d、15d和16d中。
下面介绍上述空调系统的操作。
在车辆行使(发动机运行)期间，当空调系统在制冷模式下操作时，在控制面板32(图4)上的相应开关被打开。然后，四通阀29被切换到制冷模式的位置，带电动机的压缩机21由变换器21a启动，变换器21a接收来自电子控制装置30的控制信号和来自电池33的电能，其中电池是由发动机驱动的发电机产生的电能充电的。
制冷剂通过压缩机21的操作在制冷循环中循环。空气从乘客车厢通过风扇24a的操作被带到空调装置10中，并流经蒸发器24以被冷却。空气流经管道开口60流到面部送风管16中。然后被冷却的空气从面部送风口16a和隐蔽送风口16e吹向乘客的身体上部，其中来自送风口16a和16e的空气包围着乘客的身体上部。在制冷模式下，当任何乘客躺在休息中时，睡眠送风口17a被手动或电动地打开，以将冷却的空气吹向休息空间。
甚至在车辆(卡车)停止(发动机也停止操作)以向卡车上装载行李或从卡车上卸载行李的过程中，当希望乘客车厢保持凉爽时，控制面板32上的相应开关被打开，以便上述制冷模式的操作仍可以继续。
在车辆停止期间，当电连接装置34(图4)与外部商业电源连接时，电子控制装置30从电池33切换到外部商业电源，从而电源从外部商业电源供给压缩机21的电动机。
当驾驶员停放汽车以在休息空间中休息一下时，压缩机21以上述同样的方式连续操作，从而冷却的空气通过睡眠送风口17a吹向休息空间。在这种操作中，面部送风口16a和隐蔽送风口16e可以手动关闭或由控制装置30电动地关闭。
下面将介绍除湿和加热模式。当外部温度相当低，而湿度(乘客车厢中)较高时，控制面板32上的相应开关被打开，从而电磁阀28(图4)被来自电子控制装置30的控制信号打开。然后，一部分被压缩的高压高温制冷剂被允许流进热交换器27。流经蒸发器24的空气在空气被冷却的过程中被除湿，冷却的空气被热交换器27加热。这种除湿和加热的空气通过管道开口50流进除霜送风管13和侧面除霜送风管15中，最后通过除霜送风口13a和侧面除霜送风口15a吹出，以除去挡风玻璃上的雾。
当运行加热模式时，控制面板32上的相应开关同样地被打开，四通阀29被切换到加热模式的位置，压缩机21开始操作，从而被压缩的高温制冷剂流进蒸发器24。风扇24a也开始操作，流经蒸发器24的空气被加热，并流经管道开口50进入脚部送风管14中，然后被加热的空气从脚部送风口14a吹向乘客的脚部，以加热乘客车厢。
在这种操作模式下，当用于除霜送风管13和/或侧面除霜送风管15的控制门41打开时，一部分被加热的空气流进各个送风管并通过送风口13a和/或15a吹出，以除去挡风玻璃上的雾。
当操作在除霜模式下时，控制面板32上的相应开关同样地被打开，四通阀29被来自电子控制装置30的控制信号切换到这种模式的位置，压缩机21开始操作，从而被压缩的高温制冷剂流进蒸发器24。通过风扇24a的操作产生空气的流动，流经蒸发器24的空气被加热，并经管道开口50流到除霜送风管13中，然后被加热的空气从除霜送风口13a吹向前挡风玻璃，以除去挡风玻璃上的雾。
如上所述，如果为各个操作模式设置送风管，将会需要较大数量的送风管。而且，如果这种大数量的送风管分别独立地与空调装置连接，在空调装置上也需要相同(大)数量的管道开口(4或5个管道开口)。而且，在车顶上也需要相同数量的顶部开口，以保证各个送风管能够通过这样的顶部开口独立地与空调装置连接。
然而，根据本发明，一部分送风管被设置成共用形式，多个送风管被分成较小数量的组，在各个组中送风管的空气入口被集中到一个位置，从而空气入口在这些集中位置连接到空调装置。结果，在上面的第一个实施例中，需要在装置壳体上形成的管道开口的数量和需要在车顶上形成的顶部开口的数量能够被减少到2个。
而且，各个送风口能够被设置在这样的位置，即最适宜于各个操作模式的位置，从而能够实现最舒适的空气调节操作。
如上所述，在空调系统用于卡车的情况下，一般需要5个不同的送风管，即除霜送风管、脚部送风管、侧面除霜送风管、面部送风管和睡眠送风管。然而，在上述的第一个实施例中，通过将送风管布置在适宜的位置而把面部送风管和睡眠送风管制成一个送风管，从而该送风管可以共用为面部送风管和睡眠送风管。结果，根据第一个实施例，多个送风管和装置壳体之间的连接部分的数量又减少一个。
根据第一个实施例，除霜送风管13和脚部送风管14分别包括设置在车顶的内表面处的水平延伸的管道部分13b和14b，以及成对沿着车辆的左右前支柱设置的倾斜延伸的管道部分13c和14c。因此，乘客前向视野可以不变窄。而且，因为除霜送风口13a和脚部送风口14a被布置在适宜的位置，可以实现舒适的空气调节操作。
分叉连接元件40，在其中在它的下游侧至少形成两个空气通路，该双叉连接元件40被设置在装置壳体11的管道开口50和60上，分叉连接元件40的空气输送口40a的打开和关闭根据各个操作模式受各个控制门41控制。结果，在第一个实施例中，需要在车顶上形成的顶部开口1a的数量能够由4个减少到2个。
在上面第一个实施例的空调装置10中，制冷循环设备20的那些部件如蒸发器24、由电池33或外部商业电源驱动的电驱动压缩机21、冷凝器22和减压装置23一体地形成。因此，甚至当车辆的发动机停止操作时，通过利用来自电池33或外部商业电源的电能驱动电驱动压缩机，空调操作能够连续地进行。这尤其适宜于这样的车辆(卡车)，其中，在最近的辐射控制规定下，当由于发动机空转的时间超过一定值、交通堵塞、红灯、向车辆装载行李或从车辆卸载行李时，发动机操作自动停止。
而且，所有用于制冷循环设备20的部件，包括电驱动压缩机21，被一体装配到空调装置10中，如以上第一个实施例中所述的那样，并且，空调装置10被安装在车顶上。因此，在发动机舱和空调装置10之间不需要用于制冷循环的任何管路连接，从而在用于空调装置的部件数量能够被减少的同时，空调装置10能够容易地安装在车顶上。
制冷循环设备20包括热泵循环，其中制冷剂的流动方向根据制冷模式和加热模式被转换。在加热模式期间，高温的压缩制冷剂从压缩机21流进蒸发器24中。另一方面，在传统空调系统中，为加热模式提供一个加热中心，在其中发动机冷却水通过发动机和加热中心循环。因此，在这种传统系统中，在发动机和加热中心之间的管路连接是不可缺少的。然而，根据本发明，由于热泵循环被用于空调装置10，这种管路连接就不需要了。结果，也从这种观点出发，空调装置能够被容易地安装在车顶上，用于空调装置的部件数量能够被减少。
而且，根据上面的第一个实施例，一部分被压缩的高温制冷剂被设置为从压缩机21流入热交换器27。因此，甚至当外界温度较低而乘客车厢湿度较高，同时需要除湿和加热操作时，这种除湿和加热操作能够利用该部分被压缩的制冷剂而完成。如上所述，除湿和加热功能能够被容易地添加到空调系统中。
在上面第一个实施例中，多个送风管被内部部件覆盖，所以能够获得舒适的内部环境。
在卡车中，休息空间通常设置在驾驶座位后面。由于在上面第一个实施例中提供了睡眠送风口，甚至在车辆(卡车)和发动机停止操作时，也能够为乘客提供更加舒适的空调操作。
(第二个实施例)下面参考图7和图8介绍本发明的第二个实施例，它与第一个实施例区别在于脚部送风管14的结构。
如图7所示，脚部送风管14包括设置在车顶内表面处的水平和纵向延伸的管道部分14b(第一管道部分)；设置在乘客车厢后侧并在一端与第一个管道部分14e连通的垂直延伸的管道部分14c(第二管道部分)；设置在中央控制台3下面的底板处的水平和纵向延伸的管道部分14f(第三管道部分)，管道部分14f的一端与第二管道部分14c的另一端相通；以及从第三管道部分14f的另一端朝向乘客车箱的前侧延伸并终止于乘客脚部附近的一对叉形管道部分14g(第四管道部分)。根据第二个实施例，由于脚部送风管14(特别是第二管道部分14c)被布置在乘客车厢后侧，与第一个实施例比较，前支柱周围的乘客视野能够进一步改进。
然而，根据第二个实施例，空气入口14d不能象第一个实施例一样设置在空气入口13d附近，这是因为侧面除霜送风管15和面部送风管16存在于除霜送风管13和脚部送风管14之间。结果，在装置壳体11上形成另一个管道开口70，朝向空气混合室12a打开，如图8所示。
装置壳体11的管道开口50和70通过连接元件(未示出)与送风管13和14的空气入口13d和14d连接。连接元件与图3A中的连接元件相似但不分叉。与第一个实施例一样，在连接元件的空气输送口上也设置有控制门(未示出)和激励器(未示出)，用于在接收到来自电子控制装置30的控制信号后打开或关闭空气输送口。
根据第二个实施例，虽然要在车顶上形成的顶部开口的数量变成3个，第二个实施例的顶部开口数量上仍然小于传统系统(在其中至少需要4个顶部开口)。图7中附图标记14h代表用于将经调节的空气吹向乘客的腰部和身体下部的座位送风口。座位送风口14h设置在送风管14中，位于脚部送风口14a的上游侧。
(第三个实施例)在第三个实施例中，面部送风口16a在水平和纵向延伸的管道部分16c中形成，睡眠送风口17a在水平和横向延伸的管道部分16b中形成，如图6所示。然而，在第三个实施例中，如图9所示，睡眠送风管17在第一个实施例(图6)的面部送风管16的位置设置，睡眠送风口17a在睡眠送风管17中形成。面部送风管16在水平和纵向延伸的管道部分15c中形成，其中侧面除霜送风口15a以与第一个实施例(图6)相同的方式形成，方向朝向车辆的侧挡风玻璃，而面部送风口16a指向乘客的身体上部。
以与第一个实施例相同的方式，侧面除霜送风管15的空气入口15d通过分叉连接元件与装置壳体11连接，控制门41设置在分叉连接元件40的空气输送口处，用于打开或关闭侧面除霜送风管15。在接收到来自控制装置30的控制信号后，设置在控制门41上的激励器可以控制送风管15的打开和关闭，或者控制门41可以被手动操纵。
在上面的第三个实施例中，面部送风口16a和侧面除霜送风口15a在相同的送风管15中形成。送风口16a和15a可以进一步设置在图10所示的变更实施方式中。图10的变更实施方式在面部送风管16和侧面除霜送风管15的结构上区别于第一个实施例(图6)。如第一实施例所述，面部送风管16包括水平和横向延伸的管道部分16b和一对水平和纵向延伸的管道部分16c(在乘客头部上方纵向延伸的第一分叉管道部分)，其中面部送风管16进一步包括另外一对水平和纵向延伸的管道部分15c(第二分叉管道部分)，其在侧面挡风玻璃上方纵向延伸。面部送风口16a和隐蔽送风口16e在第一分叉管道部分16c中形成，而侧面除霜送风口15a在第二分叉管道部分15c中形成。
睡眠送风管17被设置在面部送风管16附近，送风管16和17的空气入口部分16d和17d互相接近。
(第四个实施例)在第四个实施例中，如图11所示，面部送风管16、侧面送风管15和睡眠送风管17被设置成共用形式。而且，当与图9所示的第三个实施例比较时，睡眠送风管17被取出，睡眠送风口17a改为在侧面除霜送风管15中形成。以与图9中的第三个实施例相同的方式，面部送风口16a和侧面除霜送风口15a在一对沿水平和纵向延伸的管道部分15c中形成。
以与图3A所示一样的方式，侧面除霜送风管15的空气入口15d通过连接元件(未示出)和装置壳体11连接，控制门设置在连接元件的空气输送口处。在接收到来自控制装置30的控制信号后，设置在控制门上的激励器可以控制送风管15的打开和关闭，或者控制门可以被手动操纵。
与第一个和/或第三个实施例比较，根据第四个实施例，送风管的数量可以被减小到3个。
图10的面部送风管16可以被进一步以图12(不同于图10所示的第三实施例)所示方式改变，其中睡眠送风管17被取出，睡眠送风口17a改为在侧面送风管16中形成。根据这个变更实施方式，送风管的数量也可以被减小到3个。
(其它实施例)在上述实施例中，制冷循环设备20包括热泵循环，其中制冷剂的流流动方向根据空调系统的制冷模式和加热模式而被变换。然而。本发明不限于具有热泵循环的制冷循环设备20。即，如图13所示，制冷循环20包括标准制冷循环，根据该标准制冷循环，制冷操作可被单独执行。加热中心80与发动机(未示出)连接，并且通过加热中心80发送机冷却水进行循环，所述加热中心80被设置在蒸发器24的下游侧，从而在蒸发器24处被冷却的空气可以在加热中心80处被加热。
在这种制冷循环中，接受器25a被设置在冷凝器22和减压装置23(膨胀阀)之间。根据该变更实施方式，虽然不能在发动机停止后继续长时间的加热操作，在发动机停止后加热操作可以继续一定时间。
在上述实施例中，制冷循环设备20的所有部件被装配到空调装置10中。然而，压缩机21、冷凝器22和冷凝器风扇22a可以被设置在发动机舱中。压缩机21不总是电驱动压缩机，而可以是众所周知的由发动机驱动的压缩机。
权利要求
1.一种用于机动车辆的空调系统，包括安装在机动车辆顶部的空调装置(10)；在空调装置(10)的装置壳体(11)中形成的多个管道开口(50，60，70)；设置在装置壳体(11)中的蒸发器(24)，用于冷却流经蒸发器(24)的空气；设置在装置壳体(11)中并位于蒸发器(24)下游侧的热交换器(27，80)，用于加热流经蒸发器(24)的空气，从而，温度由蒸发器(24)和热交换器(27，80)控制的空气根据各个操作模式通过至少一个管道开口(50，60，70)被输送到机动车辆的乘客车厢中；多个送风管(13～17)，每个送风管的上游端具有空气入口(13d～16d)，以便分别连接到管道开口(50，60，70)；下游端具有送风口(13a～17a)；和多向连接元件(40)，用于将管道开口(50，60，70)和送风管(13～17)的空气入口(13d～16d)连接起来，从而由管道开口(50，60，70)、连接元件(40)和空气入口(13d～16d)形成的多个空气通路通过在机动车辆顶部形成的多个顶部开口，其中，至少两个送风管(13～17)的空气入口互相靠近布置，用于这两个送风管(13～17)的连接元件(40)具有分别连接到空气入口(13d～16d)的分支空气通路部分，和每个送风管(13～17)具有设置在机动车辆的乘客车厢的顶篷部分处的水平延伸的管道部分(13b～17b)。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于所述多个送风管包括以下的至少两个送风管除霜送风管(13)，其具有除霜送风口(13a)，用于将经调节的空气吹向机动车辆的前挡风玻璃的内表面；脚部送风管(14)，其具有脚部送风口(14a)，用于将经调节的空气吹向乘客的脚部；侧面除霜送风管(15)，其具有侧面除霜送风口(15a)，用于将经调节的空气吹向机动车辆的侧挡风玻璃的内表面；面部送风管(16)，其具有面部送风口(16a)，用于将经调节的空气吹向乘客的身体上部；和睡眠送风管(17)，其具有睡眠送风口(17a)，用于将经调节的空气吹向位于乘客座位后面的休息空间。
3.根据权利要求2中所述的空调系统，其特征在于所述多个送风管包括除霜送风管(13)，其具有除霜送风口(13a)，用于将经调节的空气吹向机动车辆的前挡风玻璃的内表面；脚部送风管(14)，其具有脚部送风口(14a)，用于将经调节的空气吹向乘客的脚部；侧面除霜送风管(15)，其具有侧面除霜送风口(15a)，用于将经调节的空气吹向机动车辆的侧挡风玻璃的内表面；和面部送风管(16)，其具有面部送风口(16a)，用于将经调节的空气吹向乘客的身体上部。
4.根据权利要求3中所述的空调系统，其特征在于所述多个送风管进一步包括睡眠送风管(17)，其具有睡眠送风口(17a)，用于将经调节的空气吹向位于乘客座位后面的休息空间。
5.根据权利要求2中所述的空调系统，其特征在于所述面部送风管(16)和睡眠送风管(17)被设置为共用形式，从而面部送风口(16a)和睡眠送风口(17a)在共用的送风管中形成。
6.根据权利要求2中所述的空调系统，其特征在于所述面部送风管(16)和侧面除霜送风管(15)被设置为共用形式，从而面部送风口(16a)和侧面除霜送风口(15a)在共用的送风管中形成。
7.根据权利要求2中所述的空调系统，其特征在于所述面部送风管(16)、侧面除霜送风管(15)和睡眠送风管(17)被设置为共用形式，从而面部送风口(16a)、侧面除霜送风口(15a)和睡眠送风口(17a)在共用送风管中形成。
8.根据权利要求2中所述的空调系统，其特征在于所述除霜送风管(13)包括设置在乘客车厢的顶篷部分处的水平和横向延伸的管道部分(13b)；和沿着机动车辆的支柱设置的倾斜延伸的管道部分(13c)，其中除霜送风口(13a)在倾斜延伸的管道部分(13c)处形成，用于将经调节的空气吹向前挡风玻璃的内表面。
9.根据权利要求2中所述的空调系统，其特征在于所述脚部送风管(14)包括设置在乘客车厢的顶篷部分处的水平和横向延伸的管道部分(14b)；和沿着机动车辆的支柱设置并终止于乘客脚部附近的倾斜延伸的管道部分(14c)，其中脚部送风口(14a)在倾斜延伸的管道部分(14c)处形成，用于将经调节的空气吹向乘客的脚部。
10.根据权利要求2中所述的空调系统，其特征在于所述脚部送风管(14)包括设置在机动车辆的乘客车厢的顶篷部分处的水平和纵向延伸的管道部分(14b)；设置在乘客车厢后侧的垂直延伸的管道部分(14c)；和设置在中央控制台(3)下面的底板处的水平和纵向延伸的管道部分(14f)；其中脚部送风口(14a)和座位送风口(14h)在后一水平和纵向延伸的管道部分(14f)处形成，用于将经调节的空气吹向乘客的脚部和乘客的身体下部。
11.根据权利要求1中所述的空调系统，其特征在于所述具有分支空气通路的连接元件(40)包括一对空气输送口(40a)，其开口于空调装置(10)的空气混合室(12a)；和一对控制阀(41)，其分别设置在空气输送口(40a)处，用于根据各个造作模式打开和关闭空气输送口(40a)。
12.根据权利要求1中所述的空调系统，其特征在于所述空调装置(10)包括电池(33)，其可由被机动车辆的发动机驱动的发电机产生的电能充电；电连接装置(34)，其可以连接到外部商业电源；电驱动压缩机(21)，其由电池(33)和电连接装置(34)之一提供的电能驱动；冷凝器(22)；和减压装置(23)；其中所有上述部件均装配到空调装置(10)的装置壳体(11)中。
13.根据权利要求12中所述的空调系统，其特征在于所述空调装置(10)包括热泵循环，其中制冷剂的流体流动根据空调系统的制冷模式和加热模式而变换；和在加热模式期间，高压和高温的被压缩制冷剂从压缩机(21)流入蒸发器(24)中。
14.根据权利要求12中所述的空调系统，其特征在于一部分高压和高温的被压缩制冷剂从压缩机(21)流入热交换器(27)中。
15.根据权利要求1中所述的空调系统，其特征在于安装本空调系统的机动车辆是卡车，和所述多个送风管被设置在乘客车厢的内壁处，并从空气入口到送风口被内部部件覆盖。
全文摘要
用于卡车的空调系统包含安装在车顶的空调装置(10)，其具有蒸发器(24)和其它部件，用于构成制冷循环，以控制空气的温度，并将经调节的空气通过多个送风管(13～17)提供给乘客车厢。车顶设置有多个顶部开口(1a)，通过该开口空调装置(10)和多个送风管(13～17)被连接起来。各个送风管的上游侧具有空气入口(13d～17d)，下游侧具有送风口(13a～17a)，至少两个空气入口排列为互相靠近，从而分叉连接元件(40)通过一个顶部开口将两个送风管(13～17)与装置壳体(11)连接起来。此外，在共用的送风管(16)中形成用于不同操作模式的多个送风口，如面部送风口(16a)和睡眠送风口(17a)，以减少送风管的数量，从而减少顶部开口的数量。
文档编号B60H1/00GK1608878SQ20041008822
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月21日 优先权日2003年10月22日
发明者梅尾忠司, 上野幸雄, 平尾繁典 申请人:株式会社电装