专利名称：大客车车顶空调设备的蒸发器空气系统的制作方法
相关申请的交叉引用本发明涉及同时提交并转让给本发明的受让人的下列未决申请
背景技术：
本发明大体上涉及空调系统，更具体而言，本发明涉及一种用于大客车车顶的空调系统。
用于对大客车进行空气调节的最常用方法是将空调部件设置在其车顶上。由于电源由驱动大客车的发动机来提供，一般惯例是将空调压缩机设置在驱动发动机的附近，使得驱动发动机与压缩机驱动式连接，同时压缩机与大客车车顶上的空调系统流体式互连。当然，这样需要在发动机舱和空调装置之间安装更密集的管道，从而增加了安装和维护成本。
这种现有系统的另一个问题是压缩机的被驱动速度取决于驱动发动机的运行速度。因此，例如当驱动发动机在停车场空转运行时，压缩机以不足以提供所需空气调节强度的相对较慢速度运行。因此，通常必须加大压缩机的尺寸，以便在这些情况下获得所需的性能。
其它与这种电动机驱动的压缩机系统相关的问题是，该开放式驱动压缩机需要轴封和机械离合器，这两者都会导致维护问题。另外，由于在大客车上设有直流电源，因此可以使用直流电动机用于空调系统。由于直流电动机具有会磨损的电刷，因此直流电动机通常不如交流电动机可靠，而无刷式电动机相对贵一些。
除了上文所讨论的问题之外，应当意识到，由于大量各种大客车类型和应用的需求，有必要提供可满足这些不同需求和车辆接口的许多不同类型和变型的空调系统。结果，制造和安装成本、以及为了适当地保持和维护这些装置所必须的持续性工程资源相当高。
传统上说，冷凝器盘管和风机设置在大客车车顶的中心线附近，而蒸发器盘管和风机更靠近车顶的侧面。另外，蒸发器风机是吸入穿流式风机，其中蒸发器风机设于盘管的下游，并用来从盘管中吸入经调节的空气。这提供了盘管上的均匀速度分布，但导致了离开风机并随后流入大客车管道系统中的不合需要的高速射流。同样，由于需要将风机设在盘管的外侧，因此需要将盘管设在比其他所需的更靠近大客车中心的位置。
因此，本发明的一个目的提供一种改进的大客车车顶空调系统。
本发明的另一目的是提供一种大客车空调系统，其可在大客车的所有发动机工作速度下都有效工作，同时不需要加大的压缩机。
本发明的另一目的是提供一种可降低大客车空调系统的制造、安装、维护成本的装置。
本发明的另一目的是提供一种大客车车顶空调系统的蒸发器部分，其可将蒸发器盘管设成更靠近大客车的横向边缘。
本发明的另一目的是提供一种可经济地制造并有效地使用的大客车车顶空调系统。
从下述介绍中并结合附图，可以容易地清楚本发明的这些目的以及其它的特点和优点。
发明概要简短地说，根据本发明的一个方面，空调模块与其冷凝器盘管、蒸发器盘管以及安装在该模块内的相应鼓风机装配在一起，并且布置成使得标准模块可以兼容大客车上的带有不同类型和位置的回风及送风管道的各种安装接口。
根据本发明的另一方面，多个模块中的每一个模块都相对大客车的纵向中心线成居中关系地安装，并且横向地延伸过大客车的宽度。模块的数量和长度取决于大客车的的总空调能力的要求。
在本发明的另一方面，每一个模块包含所有的必须部件，电力通过逆变器/控制器提供给电气部件，其中逆变器/控制器由发动机驱动的发电机来提供动力。
在本发明的另一方面，蒸发器鼓风机设于蒸发器盘管的内侧，并用于将空气从回风管道吹过盘管以进行冷却。
在本发明的另一方面，模块的蒸发器部分具有回风稳压室，其跨过大客车的大部分宽度，从而可以兼容各种尺寸和类型的回风接口的要求。
在本发明的另一方面，每一个模块的蒸发器部分具有可容纳各自进入的回风流和补充的新鲜空气流的两个不同垂直高度，并包括用于选择性地改变送到风机中并随后进入蒸发器盘管的任一气流的量的混合器。
在下述附图中显示了本发明的优选实施例；然而，在不脱离本发明的实质和范围的前提下，可以对本文进行各种变化和修改。
附图简介
图1是根据本发明的一个优选实施例的安装在大客车车顶上的模块的透视图。
图2是移除顶盖后的模块的透视图。
图3是根据本发明该优选实施例的模块内的电气回路和制冷剂回路的示意图。
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一个实施例的正视图。
图6-8是应用于不同类型的大客车车顶上的蒸发器部分的正视图。
图9是一种备选蒸发器部分的顶视图。
图10是沿图9中剖面线10-10的剖视图。
图11是沿图9中剖面线11-11的剖视图。
图12是蒸发器部分的另一实施例的顶视图。
图13是沿图12中剖面线13-13的剖视图。
图14是沿图12中剖面线14-14的剖视图。
优选实施例的描述在图1中显示了根据本发明的应用于大客车车顶11上的本发明模块10。电力通过电线12提供给模块10，而电线12又从由大客车发动机14所驱动的发电机13中接收电力，如图所示。
模块10与大客车顶部中的开口接合，因此模块10内的风机可使来自乘客车厢的回风向上流入模块10，在此处被调节，并使经调节的空气向下流入送风管道，其将经调节空气带入乘客车厢。它们与大客车车顶11接合的各种结构和方式将在下文中详细描述。
在图2中显示了盖板移除后的模块10，其包括一端与蒸发器部分17相连、另一端与冷凝器部分18相连的框架16。在冷凝器部分18的附近设有包括压缩机21和逆变器/控制器22的电源部分19。它们为制冷剂回路提供动力以及为模块10的电气部件提供电力的方式将在下文中详细描述。
蒸发器部分17包括一对处于端对端对接关系的相同单元，每一单元都包括带有其蒸发器风机发动机24的蒸发器鼓风机23，以及蒸发器盘管26。简要地说，蒸发器鼓风机23吸入来自大客车乘客车厢的回风和来自外界的新鲜空气，使这两种气体的混合物经过蒸发器盘管26以进行调节，然后通过送风管道使其流回乘客车厢。这将在下文中更完整地描述。
在冷凝器部分18内提供了由电动机驱动的冷凝器风机27，以及一对冷凝器盘管28和29。简要地说，该冷凝器风机向上吸入空气以在下方形成真空，这又使得新鲜空气被抽吸而经过冷凝器盘管28和29，从而冷凝流经盘管28和29的制冷剂。由此产生的热空气于是通过风机27向上排到大气中。
图3显示了通过电线12与发电机13和驱动电动机14电连接的模块10。逆变器/控制器22从发电机或交流发电机中获得交流电，然后将离散受控的交流电提供给蒸发器鼓风机电动机24、冷凝器风机27的驱动电动机31以及压缩机21的驱动电动机32。多个控制传感器33为逆变器/控制器22提供必要的反馈，用于控制被传递给各种驱动电动机的交流电源。
可以看出，制冷剂回路是闭合回路，制冷剂可通过这一回路从压缩机21流到冷凝器29、膨胀阀34、蒸发器26，并最终流回压缩机21。这个过程以常规方式完成。
可以看出，模块10是独立的，其具有各种必要的部件，到那里的唯一输入是通过电线12的电力。其它标记为2-6的模块同样地构造，并以同样方式供电和控制。
现在回到图4所示的冷凝器部分18，箭头显示了由冷凝器风机27引起的空气流动。新鲜空气通过新鲜空气吸入口36和37而被吸入，经过各自的冷凝器盘管28和29，并向上流经如图所示的冷凝器风机27和冷凝器空气排出口38。
在如图5所示的蒸发器部分17内，相对温暖的回风从与乘客车厢连通的回风口(未示出)向上流入，并如箭头所示地进入蒸发器部分17的回风稳压室39。蒸发器鼓风机23使回风向上流到其顶部入口，同时，新鲜空气可以通过新鲜空气挡板而以下文中描述的方式进入。因此，两种气流的混合物可进入蒸发器鼓风机23的入口，并如箭头所示地向下和向外流到蒸发器盘管26中。在流过蒸发器盘管26后，弧形罩壳41使该混合物向下流到通往乘客车厢的送风管道。因此，当该模块工作时，有恒定的迂回式回风流流出乘客车厢，并且有恒定的迂回式经调节空气流回乘客车厢。排到外界的回风量以及从外界带到该回路中的新鲜空气量由将在下文中详细描述的新鲜空气挡板的选择性运动来控制。
图6-8显示了用于各种类型的大客车并带有相关的回风口、送风口的模块10的安装。例如，在图6中显示了宽体大客车的安装，其中大客车内的现有管道系统包括大客车横向侧附近的送风管道43和44，以及靠近大客车中心线但明显间隔开的回风口46和47。在这里可以看到，回风口46和47与模块10的回风稳压室39直接连通，但位于其外端的附近。
在图7中显示了窄体大客车的安装，其中送风管道48和49同样位于大客车横向侧的附近。但是，回风口51和52在大客车的中心线处彼此邻接。同样，回风口51和52与回风稳压室39在其另一端处与之流体连通。
最后，在图8中显示了弧形车顶的大客车，其中送风管道53和54同样位于大客车横向侧的附近，但回风口56和57位于中间位置，比较靠近中心线但仍明显间隔开。同样，回风口56和57与回风稳压室39流体连通，但处在两个端部中间的位置处。
因此可以看出，这些相同的模块构造和设计成使其可以在不更改模块本身的前提下兼容这些不同安装需求的任一种。换句话说，经调节空气的排放口40在横向上足够大，足以兼容各种送风管道的定位，更重要的是，回风稳压室39在横向也相对较大，使其兼容如图所示的各种类型的回风口布局。
图9-11显示了一种备选的蒸发器部分61，其包括一对相对于大客车中心线成背靠背关系的相同单元62和63。由各自电动机67和68驱动的离心式风机64和66设置在大客车中心线的附近，并且其轴线垂直地定位。
可以看出，风机64和66被各自的涡管69和71所包围，这些涡管具有各自通向蒸发器盘管74和76的相对较短的散流器72和73。
在图10中可以看出，风机64和66被抬高以便在其下方分别提供回风稳压室77和78。需要指出的是，与回风管道(见图6-8)的宽度以及还与单元的总横向长度L2相比，稳压室39的纵向长度L1(即稳压室39横向延伸过大客车半宽的距离)是很重要的。本发明的设计具有L1＝595mm的尺寸。尺寸L2取决于具体安装情况而变。考虑到这一点，尺寸x代表单元结构在回风稳压室和送风排出口之间的横向长度。该尺寸将在最小130mm到最大230mm之间变化。送风排出口的横向长度也将在最小尺寸60mm到最大约120mm之间变化。因此，横向长度L2将在785mm到945mm之间变化。因此，L1/L2之比在0.629到0.758之间。这个相对较大比率的特征在允许针对上述不同车顶安装的需求而使用相同的单元来说是很重要的。
在比较回风稳压室的横向长度和回风口的横向长度时可以看到，横向长度L1明显大于宽度w。回风口的宽度w典型地为约120-450mm。考虑到这两者的比率，595mm的长度相当于回风口宽度w的1.322到1.983倍。
最后，将长度L1与大客车的半宽相比，其中典型的大客车约为2150mm宽，这样，单元长度L1与典型大客车的半宽之比为约0.553。因此，可以说长度L1约为大客车半宽的一半。
通过两层式设置，即通过处于一层中的回风稳压室77和78以及处于更高一层的风机64和66，回风就会被吸入回风稳压室77和78中，然后分别通过入口79和81进入风机64和66。空气于是保持在第二层处，并分别径向向外地吹向盘管74和76。
离心式风机64和66在垂直方向上相对较浅，但直径相当大。图中显示的驱动电动机67和68位于风机之上，但也可以设在风机之下。风机转子可以具有后弯式、放射状或前弯式的叶片。在蒸发器盘管74和76的外侧设有压力稳压室82和83，其分别由曲面罩壳84和86部分地限定。在压力稳压室82和83的下游设有相应的送风排出口87和88。
现在来看图11，回风由右边箭头显示。在风机的每一侧都设置了具有相关挡板的新鲜空气口，以便将新鲜的环境空气引入回风稳压室78，它们在回风进入风机66之前与回风混合起来。标号89和91显示了新鲜空气口，而标号92和93显示了挡板。应当认识到，与通到稳压室78中的回风口相比，开口89和91相对较小。因此，该设计倾向于允许少量新鲜空气吸入并与流经风机的回风混合。因此，当挡板92和93开启时，少量的回风流会被阻塞，但在挡板完全开启后，挡板92和93不会对回风流造成较大的阻塞。
在工作中，回风与引入到开口89和91中的少量新鲜空气如所需地一起流入稳压室78。混合空气于是流经风机66，并通过涡管69和71以及散流器72和73分别向外流出。在流经蒸发器盘管74和76后，经调节空气分别流入压力稳压室82和83，然后通过送风排出口87和88排出到乘客车厢。
与其中冷却空气以高速射流离开风机而喷入大客车送风管道中的现有技术的吸入穿通式风机系统不同，本发明的设计提供了在压力稳压室82和83中低速但高压的气流。开口87和88可以并且优选比传统的吸入穿通式风机的开口大，以便利用低速流并减低损耗。这可以优选采用很窄但相对更长的槽结构来排出空气。
图12-14显示了蒸发器部分的一个备选实施例，其包括通过装置的相同吹风，但风机的轴如图所示地设置在水平面上。标号99和101分别表示涡管，标号102和103分别表示散流器。蒸发器盘管74和76的放置与先前实施例中的相同，压力稳压室82和83的结构和功能也与前面描述的相同。
由于蒸发器装置的高度限制，风机94和96的直径必须小于那些垂直轴式定位的风机的直径。因此，希望具有前弯式鼓风机叶轮，如图所示，该叶轮是双入口类型，其中空气可以从风机的两端进入。散流器102和103与在垂直轴式风机中使用的所述散流器相比更长一些。
同样，在单元的较低层处提供了回风稳压室104和106，风机94和96设在第二层处，用于接纳空气并将其向外吹到盘管74和76。如上述设计一样，回风稳压室104和106纵向地延伸，并具有上面针对垂直轴式风机所述的基本相同的相对尺寸。
现在来看图14，回风流由右侧箭头显示，该回风流随后流入由电机98驱动的风机96的每一端。为了促进所引入新鲜空气与回风流的混合，如图所示地在一侧设置了新鲜空气口107和相关的挡板108。可以选择性地调节挡板108的位置，从而如所需地将新鲜空气带入到系统中。在上述相同的方式下，当挡板108向完全开启方向移动时，挡板同时打开了新鲜空气口107并逐渐地减少进入系统的回风流。然而，甚至在挡板完全打开时，也只有相当小百分比的回风流被阻塞。
在工作中，回风和新鲜空气进入较低的回风稳压室106，随后两股气流的混合流向上流入风机96两侧的两个入口孔。风机96于是将空气从涡管101和散流器103吹出到蒸发器盘管76中进行冷却，随后空气进入压力稳压室83，并以相对较高的压力和低速排出到送风管道，从这里再被送到乘客车厢中。
尽管已经参考如图所示的优选模式来具体地显示并描述了本发明，然而本技术领域的技术人员应当理解，在不脱离由权利要求所限定的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种详细的变更。
权利要求
1.一种大客车的空调系统，具有至少一个安装在大客车车顶上的空调模块，所述模块具有至少一个送风口以及回风口，其中所述送风口用于在车顶外侧的附近向下输送经调节的空气流，所述回风口的位置可针对任意指定的安装位置而在横向上相对于大客车的纵向中心线有明显变化，所述系统包括用于使制冷剂顺次循环通过压缩机、冷凝器盘管、膨胀阀和蒸发器盘管的制冷回路；蒸发器部分，其包括蒸发器鼓风机，用于使回风从所述回风口流入所述蒸发器部分的回风稳压室，并通过所述蒸发器盘管然后流到所述送风口；和冷凝器风机，用于使外界空气流过所述冷凝器盘管并向外排出；其中，所述蒸发器回风稳压室比所述回风口延伸过明显更大的横向宽度，使得当所述模块处于所述车顶上的其安装位置中时，即使所述回风口的横向位置从一个安装位置变化到另一安装位置，所述蒸发器回风稳压室也直接设于大客车的回风口之上并与其流体连通。
2.根据权利要求1所述的大客车空调设备，其特征在于，所述车顶送风口位于大客车的侧面边缘的附近。
3.根据权利要求1所述的空调模块，其特征在于，所述车顶回风口位于大客车的纵向中心线的附近。
4.根据权利要求1所述的大客车空调系统，其特征在于，所述大客车可以是宽体型或窄体型，其中所述回风口分别设置成距所述纵向中心线为一段明显距离之处或与所述纵向中心线相邻。
5.根据权利要求1所述的大客车空调系统，其特征在于，所述蒸发器鼓风机设在所述蒸发器盘管的上游。
6.根据权利要求1所述的大客车空调系统，其特征在于，所述大客车可以是弧形车顶的类型。
7.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述回风稳压室延伸超过所述模块长度的至少30％。
8.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述回风稳压室延伸超过大客车车顶半宽的至少50％。
9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述回风稳压室的横向长度大于所述回风口横向宽度的1.3倍。
10.一种提供空调模块的方法，所述模块可相应地用在具有不同横向设置的送风口和回风口的多种大客车类型的车顶上，所述方法包括步骤提供具有冷凝器盘管和风机的冷凝器部分，用于使环境空气循环经过所述盘管；提供具有蒸发器盘管和风机的蒸发器部分，用于使来自大客车的内部车厢的空气循环经过所述回风口、所述蒸发器盘管和所述送风口，并且重新流入所述内部车厢；和提供位于所述蒸发器部分内的回风稳压室，其可在所述回风口和所述蒸发器盘管之间形成流体连通，所述回风稳压室具有明显大于所述回风口的横向长度，使其可以兼容所述回风口的各种横向位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述大客车类型包括宽体和窄体大客车。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述大客车类型包括具有弧形车顶的大客车。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述大客车类型包括回风口相对靠近所述大客车的所述纵向中心线的大客车，以及回风口相对远离所述大客车的所述纵向中心线的大客车。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述大客车纵向中心线的一个横向侧上安装所述模块的步骤。
15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述回风口设置在所述大客车的纵向中心线的附近，所述送风口设置在所述大客车的横向侧的附近。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述回风稳压室构造成使其延伸超过所述模块长度的至少30％。
17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述回风稳压室构造成使其延伸超过大客车车顶半宽的至少50％。
18.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述回风稳压室构造使其横向长度是所述回风口横向宽度的至少1.3倍。
全文摘要
一种空调模块，其构造成在一个壳体内包括了空调系统的所有必须部件，其中壳体具有送风口和回风口。壳体内的各部件设置成使得回风口在其横过大客车车顶的横向上相对较大，使得该单个模块可以兼容大客车车顶的送风口和回风口的各种结构和位置。
文档编号B60H1/00GK1812896SQ200480018282
公开日2006年8月2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·布斯内尔 申请人:开利公司