专利名称：用于公共汽车的模块化空调装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及空调系统，尤其涉及一种用于公共汽车的车顶的空调系统。
背景技术：
对公共汽车进行空气调节的最普通的方式是将空气调节部件设置在其车顶上。由于可从驱动公共汽车的发动机获得动力，因此通常将空调压缩机定位在驱动发动机附近，以便驱动发动机与压缩机以驱动方式连接，压缩机随后与在公共汽车车顶上的空调系统在流体上互连。当然，这需要增加安装和维护成本。
这种现有系统的另一问题在于，被驱动的压缩机的速度取决于运转的驱动发动机的速度。因此，当驱动发动机例如在停车场中怠速时，压缩机以较低的速度运转，这不足以提供所需程度的空气调节。因此通常需要增加压缩机的尺寸以便在这些情况下获得所需的性能。
涉及这种马达驱动的压缩机系统的其它问题在于，开放式驱动的压缩机需要轴封和机械离合器，这两个部件容易出现需要维修的问题。另外，由于在公共汽车上可获得直流电，因此对于空调系统而言使用直流马达。通常，直流马达没有交流马达可靠，这是因此其具有易磨损的电刷，而且无电刷的马达比较昂贵。
除了上述所涉及的问题之外，应当理解由于公共汽车类型和场合要求是多种多样的，因此需要提供不同类型和变型的空调系统，以便满足这些不同的要求和车辆界面。因此，制造和安装成本较高，并且对这些单元进行适当维护和维修所需的工程维护资源也较高。
因此，本发明的一目的在于提供一种改进的公共汽车车顶空调系统。
本发明的另一目的在于提供一种在公共汽车发动机的所有转速下有效工作的公共汽车空调系统，同时不需要增加压缩机的尺寸。
本发明的再一目的在于提供一种降低制造、安装、和维护成本的公共汽车空调系统。
本发明的再一目的在于提供一种制造便宜且工作有效的公共汽车车顶空调系统。
通常结合附图并参照以下的详细描述，可更好地理解本发明的这些目的以及其它的特征和优点。
发明内容
简单地说，依据本发明的一个方面，提供了一种空调模块，其设置有冷凝器盘管、蒸发器盘管、以及位于该模块内的相应风机，该空调模块如此定位，即，使得标准模块可适合于各种安装界面，所述安装界面具有在公共汽车上的不同类型和位置的送风和回风风道。
依据本发明的另一方面，多个模块中的每一模块相对于公共汽车的纵向中心线以定中心的方式安装，并且沿公共汽车的宽度横向延伸。模块的数量和长度取决于公共汽车所需的总的空调供应能力。
依据本发明的再一方面，每一相同的模块包括所有必需的部件，电力由逆变器/控制器供应给电气部件，由发动机驱动的发电机向逆变器/控制器提供电力。
依据本发明的再一方面，提供了这样的效果，即，借助一对纵向延伸的导轨可在公共汽车车顶上将多个模块的框架安装在相邻或纵向间隔开的位置。
依据本发明的又一方面，该模块的蒸发器部分具有的回风腔室横跨公共汽车的大致整个宽度，由此可适应于各种尺寸和类型的回风界面要求。
依据本发明的再一方面，每一模块的蒸发器部分具有三个不同的垂直级，以便适应相应的回风流和补充的新风流的流入，并且蒸发器部分包括混合器以便选择性改变流经风扇并随后流经蒸发器盘管的回风流和新风流的量。
以下参照附图来描述本发明的优选实施例；然而在不脱离本发明的精神和范围的情况下可对本发明进行不同的其它变型和结构的改变。
图1是依据本发明的优选实施例的在公共汽车的车顶上安装的模块的立体图；图2是顶盖拆下的模块的立体图；图3是依据本发明的优选实施例的在模块内的制冷剂回路和电路的示意图；图4是模块的冷凝器部分的正视图；图5是模块的蒸发器部分的正视图；图6-8是应用于不同类型的公共汽车车顶的蒸发器部分的正视图；图9是带有其风机和混合器的蒸发器部分的立体图；图10是底视透视图；图11是蒸发器部分的立体图，其中示出了新风翼片处于完全打开的位置；图12示出了翼片处于中间位置的立体图；图13是新风翼片处于关闭位置的立体图；图14是成相邻关系的一对模块的立体图；图15是成相邻关系的三个模块的立体图；图16是成相邻关系的四个模块的立体图；和图17是模块框架和相关安装导轨的立体图。
具体实施例方式
依据本发明，由图1中的附图标记10总体上表示的本发明的模块应用在公共汽车的车顶11上。电力借助线路12供应给模块10，该线路从由如图所示的公共汽车发动机14驱动的发电机13接收电力。
模块10在公共汽车车顶中与开口以界面方式连接，以便在模块10中的风扇使得来自乘客车厢的回风向上流入模块10，在其中对空气状态进行调节，并且被调节的空气随后向下流入送风风道，该风道将被调节的空气送入乘客车厢内。以下将详细描述与公共汽车车顶11界面连接的各种结构和方式。
在图2中，所示的盖被拆下的模块10包括框架16，其中蒸发器部分17装接到其一端上，冷凝器部分18装接到其另一端上。动力部分19靠近冷凝器部分18，该动力部分包括压缩机21和逆变器/控制器22。以下将详细描述将原动力提供给制冷剂回路以及将电力提供给模块的电气部件的方式。
蒸发器部分17包括一对呈端对端抵靠关系的相同的单元，每一单元包括蒸发器风机23及其蒸发器风机马达24以及蒸发器盘管26。简单而言，蒸发器风机23吸入来自公共汽车的乘客车厢的回风和来自外界的新风，并且使得这两股风的混合气流流经蒸发器盘管26以便进行空气调节，其后气流经由送风风道返回到乘客车厢。这将在以下进行详细描述。
在冷凝器部分18中，设置有由电机驱动的冷凝器风扇27以及一对冷凝器盘管28和29。简单地说，冷凝器风扇向上吸入空气以便在下面形成真空，这又使得新风吸入以便流经冷凝器盘管28和29，从而使流经冷凝器盘管28和29的制冷剂冷凝。所形成的暖风随后由风扇27向上排放到大气中。
现参照图3，所示的模块10借助线路12与发电机13和驱动车辆的发动机14电气连接。逆变器/控制器22接受来自发电机或交流发电机的交流电，又向蒸发器风机马达24、冷凝器风扇27的驱动马达31、和压缩机21的驱动马达32提供离散控制的交流电。由附图标记33总体表示的多个控制传感器向逆变器/控制器22提供反馈，这对于控制传输给不同驱动马达的交流电而言是必要的。
如图所示，制冷剂回路是封闭的回路，经过该回路，制冷剂从压缩机21流向冷凝器29、膨胀阀34、蒸发器26、并最终流回到压缩机21。这是借助常规方式来实现的。
还可看出，模块10是具有所有的所需部件的整装单元，对其的输入只有经由线路12的电力。由附图标记2-6表示的其它模块的结构相同并且以相同的方式来供电和控制。
现参照如图4所示的冷凝器部分18，由冷凝器风扇27产生的空气流如图中的箭头所示。新风经新风吸入口36和37吸入，并流经相应的冷凝器盘管28和29，并且随后如图所示地向上流经冷凝器风扇27和冷凝器空气出口38。
如图5所示，在蒸发器部分17内，相对较暖的回风从与乘客车厢连通的回风风道向上流并且如图中的箭头所示进入蒸发器部分17的回风腔室39。蒸发器风机23使得回风向上流到其在顶部的入口，并且同时，新风可经由新风翼片以上述方式被引入。因此两股空气流的混合流动在蒸发器风机23的吸入口处进入并且如图中的箭头所示地向下且向外流向蒸发器盘管26。在流经蒸发器盘管26之后，随后弯曲的引流套41使得其向下流向通向乘客车厢的送风风道。因此，当该模块处于工作时，来自乘客车厢的回风以及返回到乘客车厢内的经过空气调节的空气进行恒定的循环流动。排放到外界的回风的量以及从外界引入到该循环中的新风的量由新风翼片的选择性移动来控制，以便将详细描述。图6-8示出了适于各种类型的公共汽车及其相关回风和送风风道的模块10的安装情况。在图6中，例如，示出了在宽体公共汽车上的安装情况，其中现有的在公共汽车中的风道系统包括靠近公共汽车侧面的送风风道43和44以及更靠近公共汽车的中心线的回风风道46和47，而且它们基本上是分开的。可以看出回风风道46和47与模块10的回风腔室39直接连通，而且位于靠近其出口端的位置。
在图7中，示出了窄体公共汽车的安装情况，同样地送风风道48和49靠近公共汽车的侧面。但是回风风道51和52在公共汽车的中心线处彼此抵靠。同样地，回风风道51和52与回风腔室39流体连通，而且位于其另一端的位置处。
最后，在图8中示出了顶部弯曲的公共汽车的情况，其中送风风道53和54同样地靠近公共汽车的侧面，但是回风风道56和57位于中间位置，相对地靠近中心线而且基本上是分开的。同样地，回风风道56和57与回风腔室39流体连通，而且位于其两端中间的位置处。
因此，可以看出相同模块可以如此构造和设计，即，使得其可适于这些所有的不同安装要求，并且不需要对模块本身进行改动。即，被调节空气的排出口40足够大，并且该横向方向适合于各种送风风道取向，并且更重要的是回风腔室39沿横向较大，以便适合于如图所示的不同类型的回风风道构形中的每一种。
以下参照图9-13来描述蒸发器部分17以及回风流与新风流的混合方式。在图9中，所示的蒸发器风机23具有接收待冷却的空气的风机入口58，该待冷却的空气如图中的箭头所示地向下且随后向外流向蒸发器盘管26并流经蒸发器盘管。冷空气随后进一步如图中的箭头所示地向外且向下流向在左侧的送风风道。流入风机入口58的空气是如图中的箭头所示的向上流经通道59的回风以及经新风吸入窗41流入的新风的混合流。即，参照图10，进入在蒸发器风机23下面的回风腔室39的回风如图中的箭头所示地流入开口61并向上流经通道59。当回风流到达通道59的顶部时，回风量以及流经新风吸入窗41的新风量取决于新风翼片42的位置。
在图11中，新风翼片42如图所示地装接到铰接件62上，该铰接件又连接到可旋转的杆63上，以便选择性地使得新风翼片在其轴上旋转，由此改变新风吸入窗41的开口尺寸。新风翼片42的位置处于完全打开的位置，在这种情况下对于进入新风吸入窗41的新风的流动没有节流。当处于该位置时，新风翼片还封闭回风向上流动的流动通道59的出口侧面。因此，当新风翼片42处于完全打开的位置时，没有回风向上流入蒸发器风机23，流入蒸发器风机23且流过蒸发器盘管26的空气只有经新风吸入窗41进入的新风。因此在通道59内的回风经由以下详细描述的开口向外流向大气环境。
在图12中，杆63和与其连接的铰接杆62选择性地移动，以便对于新风流动32而言调节到中间位置，在该位置时，在通道59顶部的出口开口没有被覆盖，而且同时新风翼片42趋向于对于进入新风吸入窗41的新风流动提供一定程度的节流。因此，被吸入到风机入口58的空气是回风和新风的混合流，这时仅一部分回风被排放到外界。
图13示出了新风翼片处于关闭位置，在该位置，该新风翼片完全地封闭新风吸入窗41并且通道59是完全畅通的。因此，当处于该位置时，所有的回风流入风机入口58且流经蒸发器盘管26并流向公共汽车的送风风道，而没有新风流入风机入口58。当然，应当理解，新风翼片42可以处于未示出的任何中间位置，以便获得所需的且适当的混合，从而满足由公共汽车的乘客车厢的负荷确定的冷却要求。
对于上述的蒸发器部分17的结构而言，可理解成在蒸发器部分内提供了三级程度的气流流动。当处于较低级时，回风腔室39提供了从回风风道到蒸发器部分17的回风流动。当处于中间级时，提供了用于向上引导回风的通道，并且该通道以并联路径提供了向下流经蒸发器风机23的混合气流。在第三级即较高级程度时，具有用于使得新风流经新风吸入窗41的空间，以便新风与向上吹入的回风混合，并且便于该混合流流入风机入口58。
当所示的单个单元处于如图1所示的公共汽车上的其安装位置时，本发明的模块可设计成与一个或其它多个模块成组地匹配，以便共同提供所需的空调能力，从而满足公共汽车的需求。在图14中，一对模块设置在一起，如图所示，其中一个反向从而两个模块端对端地设置在一起。在该结构中，两个冷凝部分位于组合模块的前端和后端，并且两个蒸发器部分彼此相互抵靠。在一个单元中由附图标记64表示格栅开口，在另一单元中由附图标记66表示格栅开口，当新风翼片打开时，该格栅开口用于将新风流引入到蒸发器部分中，并且当新风翼片完全打开或部分打开时，其便于回风排出。开口67用于增大进入蒸发器的新风流。
在图15中，一对模块68和69以上述的成组关系的方式来设置。第三模块71设置在模块69的另一端处，以便其与模块69平行，并且没有按上述方式反转端部以便端对端。因此，模块71的蒸发器部分靠近模块69的冷凝器部分，并且特别是，格栅开口72靠近模块69的冷凝器风扇。
在图16中，示出了四个模块72、73、74、和76，其中模块72和73彼此平行，模块74和76彼此平行，而且端部相对于模块72和73旋转反向。
应当理解，单独的模块可以按任何组合形式成组匹配，以便满足公共汽车的所需负荷，同时还可如此定位，即，以便公共汽车上的回风开口与在蒸发器部分中的相应入口和出口开口对齐。尽管未示出，但是应当理解，模块还可安装就位成便于它们纵向地间隔开并且不必如图所示地彼此抵靠。
为了安装作为单个单元或如图所示的组合单元的所述模块，所希望的是，提供用于容易地将模块装接到公共汽车车顶上的方法和装置。一种优选的方式是借助适当的紧固装置等将一对横向间隔开的且纵向延伸的导轨77和78装接到公共汽车上。单独模块的框架随后再借助适当的紧固装置例如螺钉等装接到导轨77和78上。在图17中，示出了一对模块框架79和81，其中框架81以上述方式反向反转。这种布置使得模块可容易地装接到导轨上，由此其相对于公共汽车的中心线完全对中心，并且其可在所需的任何纵向位置处装接到导轨77和78上。
尽管本发明参照附图描述了以上所披露的特定结构，但是应当理解本发明不限于在实施例中详细描述的情况，本发明旨在覆盖落在后附权利要求的范围内的所有变型和变化。
权利要求
1.一种类型为用于公共汽车车顶的空调模块，其具有至少一个用于引导来自乘客车厢的回风流的回风开口以及至少一个用于向该乘客车厢引导被调节的空气流的送风开口，该空调模块包括冷凝器部分，该冷凝器部分包括至少一个冷凝器盘管以及使得周围空气流经该冷凝器盘管的冷凝器风扇；蒸发器部分，该蒸发器部分具有至少一个蒸发器盘管以及至少一个使得来自该回风开口的回风流经该蒸发器部分并流向至少一个送风开口的蒸发器风扇；其中该蒸发器部分还包括设置在该蒸发器部分的下部中的回风腔室，其适于接收来自该回风开口的回风流；设置内部区域中的垂直腔室，其在一侧上具有用于来自该回风腔室的回风向上流的通道并且在另一侧上具有用于向下抽吸空气并且随后使空气向外流向蒸发器盘管的风扇；设置在上部区域中的混合腔室，其借助新风开口与所述通道和所述风扇以及周围空气在流体上连通，以便在该混合腔室内使得新风选择性地与回风混合并且使得混合流流入所述风扇。
2.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，所述至少一个送风开口包括两个送风开口，在公共汽车的每一侧上有一个送风开口。
3.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，所述的冷凝器盘管和冷凝器风扇的位置确定成便于使得该冷凝器风扇吸入空气以便使空气流经所述冷凝器盘菅。
4.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，所述至少一个蒸发器盘管包括两个蒸发器盘管，在公共汽车的每一侧上有一个蒸发器盘管。
5.如权利要求4所述的空调模块，其特征在于，所述至少一个蒸发器风扇包括两个蒸发器风扇，每一风扇在工作中使得空气吹过其各自的蒸发器盘管。
6.如权利要求5所述的空调模块，其特征在于，所述蒸发器风扇是离心式的。
7.如权利要求5所述的空调模块，其特征在于，该风扇取向成使得其轴为垂直的。
8.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，包括与该新风开口相关的翼片，其可选择性地改变该新风开口的尺寸。
9.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，包括与该通道相关的翼片，其可选择性地改变该通道开口的尺寸。
10.如权利要求8所述的空调模块，其特征在于，该翼片同时可改变在该通道内的上开口的尺寸。
11.如权利要求10所述的空调模块，其特征在于，该翼片可相反地改变在该新风开口和该通道内的空气流。
12.一种用于安装在公共汽车的车顶上的空调模块，该公共汽车具有至少两个在该车顶中以便与通向乘客车厢的送风风道流体连通的送风开口以及至少一个在该车顶中以便与从该乘客车厢引离的回风风道流体的回风开口，该空调模块包括壳体；设置在该壳体内的至少一个制冷回路，其包括至少一个蒸发器盘管和至少一个冷凝器盘管；包含在该壳体内的冷凝器部分，其具有一对冷凝器盘管和用于使得外界空气流经该盘管的冷凝器风扇；包含在该壳体内的蒸发器部分，其具有一对蒸发器盘管以及相关风扇，该风扇用于使得来自回风风道的空气流流经该蒸发器盘管并流经在该壳体中的送风排出开口以便流向车顶送风开口。
13.如权利要求12所述的空调模块，其特征在于，包括在该壳体中的第三部分，其包括压缩机和逆变器/控制器，该压缩机在工作中连接到该制冷回路中，并且该逆变器/控制器在工作中向该压缩机提供电力并驱动所述风扇的马达。
14.如权利要求12所述的空调模块，其特征在于，冷凝器风扇的位置确定成便于使得吸入空气以便流经所述冷凝器盘管。
15.如权利要求12所述的空调模块，其特征在于，该蒸发器风扇在操作中使得空气吹过其各自的蒸发器盘管。
16.如权利要求12所述的空调模块，其特征在于，该车顶送风开口靠近该公共汽车的外侧。
17.如权利要求12所述的空调模块，其特征在于，该车顶回风开口靠近公共汽车的纵向中心线。
18.一种带有至少一个安装在公共汽车车顶上的空调模块的公共汽车空调系统，该车顶具有一对在车顶外侧附近用于向下引导被调节的空气流的送风开口以及在公共汽车的纵向中心轴线附近的回风开口，该公共汽车空调系统包括用于使得制冷剂顺序地流经压缩机、冷凝器盘管、膨胀阀、和蒸发器盘管的制冷回路；包括蒸发器风机的蒸发器部分，以便使得回风从该回风开口流入该蒸发器部分的回风腔室，并流经该风机和该蒸发器盘管并随后流向该送风开口；和用于使得外界空气流过该冷凝器盘管并随后排向外界的冷凝器风扇；其中，该蒸发器回风腔室的尺寸和在该模块中的位置如此确定，即，使得当该模块在车顶上处于其安装位置时，该蒸发器回风腔室设置在公共汽车的回风开口的正上方并且与该回风开口流体连通。
19.如权利要求18所述的空调模块，其特征在于，该车顶送风开口靠近公共汽车的侧边缘。
20.如权利要求18所述的空调模块，其特征在于，该车顶回风开口靠近公共汽车的纵向中心线。
21.如权利要求18所述的空调模块，其特征在于，该回风腔室至少延伸该模块的长度的30％。
全文摘要
一种用于装接到公共汽车的车顶上的模块，其包括用于对来自乘客车厢的回风进行调节并且将被调节的空间送入乘客车厢的所有的所需的部件。模块可以按各种方式成组地布置，以便共同地提供公共汽车所需的总的供应能力。每一模块包括蒸发器部分、冷凝器部分、以及包括压缩机和逆变器的动力部分。蒸发器部分具有回风腔室，其在公共汽车车顶上横向延伸较长距离，以便整体结构可满足不同类型的公共汽车的各种回风风道安装的要求。可提供对于回风与新风选择性地混合，该混合流随后流经蒸发器风机和蒸发器盘管从而进入送风风道。该模块的框架借助导轨装接到公共汽车的车顶上，导轨适当地间隔以便容纳模块框架并且允许其选择性的纵向设置。
文档编号B60H1/32GK1784322SQ200480012302
公开日2006年6月7日 申请日期2004年4月26日 优先权日2003年5月5日
发明者P·R·布什内尔, S·斯托派拉, R·C·赖曼, B·切霍维奇 申请人:开利公司