专利名称：用于模块化的车顶空调系统的结构的制作方法
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：
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。
对公共汽车进行空气调节装置的最普通的方式是提供大量的结构件的基础框架。该系统的各种部件可安装在该基础框架上或安装在该基础框架内，而该框架随后可装接到公共汽车车顶上。这种框架显著地增加了成本。
这种现有的公共汽车空调系统的另一问题在于，一个部件损坏可能导致完全失去空气调节能力。也就是说，如果使用常规的单个大型单元的空调装置，则该单元出现故障，例如管路泄漏导致制冷剂流失，这将导致电气故障，其使得例如风扇等部件不工作或者压缩机故障，整个单元不能工作并且该单元不能提供空气调节能力。在这种情况下，优选的是保持部分的空气调节能力以便提供“维持工作(limp home)”的能力。
通常的是，冷凝器盘管和风扇位于公共汽车车顶的中心线附近，而蒸发器盘管和风扇靠近车顶的侧面。另外，蒸发器风扇是抽吸式风扇，其中蒸发器风扇设置在该盘管的下游并且将需进行空气调节的空气抽离盘管。这使得在盘管上具有均匀的速度分布，但是这导致不希望的离开风扇并且随后吹入公共汽车风道系统的高喷射流。另外，由于需要将风扇设置在盘管外侧，因此必须使得盘管比所希望的那样更靠近公共汽车的中心。另外，这种抽吸式的缺点包括聚集冷凝水，这是由于在排水盘处存在负压，并且负压还使得来自公共汽车的下部区域的不希望的气体例如废气被抽回。
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设计成适用于各种不同的安装结构的公共汽车空调系统。
本发明的再一目的在于提供一种在出现某一部件故障的情况下可提供“维持工作”的能力的公共汽车空调系统。
本发明的再一目的在于提供一种用于将蒸发器盘管定位成更靠近公共汽车的侧边缘的公共汽车车顶空调系统的蒸发器部分。
本发明的再一目的在于防止在排水盘处的出现负压问题。
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，其组装有冷凝器盘管、蒸发器盘管、以及位于模块内的相应风机，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，多个较小的模块安装在公共汽车的车顶上，以便代替单个的大型空调单元，每一小模块能独立于其它模块地工作，因此使得以较低的成本来大规模制造相同的标准化单元，并且还可在一个或单个单元出现故障的情况下提供维持工作的能力。
依据本发明的再一方面，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，并且横截于公共汽车的宽度横向延伸。可设置有带有一个冷凝器部分和一个蒸发器部分的单个单元，还可设置有带有两个冷凝器部分和两个蒸发器部分的双单元。所安装的这种模块的数量和组合方式取决于公共汽车所需的总的空调供应能力，并且蒸发器部分可容易地分组以便满足公共汽车内的单个回风开口。
依据本发明的另一方面，该模块具有整体框架结构，其中各种不同组装成整体结构以便提供用于该系统的结构支承。
借助本发明的另一方面，每一模块均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。
借助本发明的再一方面，蒸发器风机设置在蒸发器盘管内侧并且用于吸入来自回风风道的空气并使其流经盘管以便被冷却，并且提供了增压的冷凝水系统，由此避免冷凝水聚集并吸入外界气体。
借助本发明的再一方面，该模块的蒸发器部分具有横跨公共汽车的大致整个宽度的回风送风室，由此可适用于不同尺寸和类型的回风界面需求。
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单个单元模块的立体图；图2是在依据本发明的优选实施例的模块内的电路和制冷剂回路的示意图；图3是顶盖拆下的单个单元模块的立体图；图4是顶盖拆下的单个单元模块的另一立体图；图5是模块的蒸发器部分的正视图；图6是模块的蒸发器部分的实施例的正视图；图7是依据本发明的优选实施例的模块的顶视图；图8是依据本发明的双单元模块的顶视9A-9D由单个单元模块和双单元模块形成的系统的各种可行构形。
具体实施例方式
作为单个单元构形的本发明的模块由附图标记10总体上表示，依据本发明该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，该线路又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，这样在模块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，并且经调节的空气随后向下流入送风风道，该风道将经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，所示的模块10借助线路12与发电机13和驱动车辆的发动机/马达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23和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。
可以看出，制冷剂回路是封闭的回路，经过该回路，制冷剂从压缩机21流向冷凝器盘管28和29、膨胀阀34、蒸发器盘管25和26、并最终流回到压缩机21。这种制冷剂的流动方式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，所需部件包括压缩机21及其驱动马达32，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。在这一方面，应当注意到本发明还可应用于在模块中没有设置压缩机的模块，其中的压缩机位于公共汽车发动机14附近并由该发动机来驱动。在这种情况下，制冷剂回路在模块与压缩机之间互连。
现参照图3-7，其中示出了顶盖拆下的模块10的单个单元形式，(模块的双单元形式将随后进行描述)，其中包括蒸发器部分36和冷凝器部分37。这两个部分在工厂中单独地制成并且随后以平行关系组装在一起并且固定在一起，以便形成以下将描述的模块。该模块的目的在于并且其设计成便于安装在公共汽车的车顶上，这两个部分均以相对于纵向中心线跨置的关系横截于公共汽车车顶延伸。
在冷凝器部分36中，冷凝器风扇安装在基部38上，其轴线定位成垂直取向，并且冷凝器风扇联接成借助电动马达31来驱动。冷凝器盘管28和29以组合成如图所示的V形方式安装在其每一侧上。如图5所示，由冷凝器风扇27产生如图中箭头所示的空气流。新风被吸入经过新风吸入开口39和41，流经相应的冷凝器盘管28和29，所形成的暖风由风扇27向上排放到大气中。
需要特别注意的是，蒸发器部分36和冷凝器部分37均是一体式框架类型的。也就是说，在现有技术的结构中，设置有框架结构，各种部件安装在框架上或安装在支承框架结构内。在本发明的结构中，各种部件形成一“整体结构(unibody)”，以便这些部件本身构造成框架结构。
参照图3，一对V形的中心面板在其倾斜边缘处固定到相应的盘管28和29的管板25和30上，(在图中示出了一个面板42)，并且该面板在其下水平边缘处由相似的紧固件固定到基部38上。相应的成对的且间隔开的侧面板43和44也装接到盘管28和29的管板25和30上，成对的侧面板43还借助端面板46互连，并且成对的侧面板44还借助端面板47互连。这样，包括盘管28和29的管板在内的上述的结构件固定在一起，以便共同地形成模块36的结构主体，而不是设置有延伸长度为模块36长度的结构件。
逆变器/控制器43安装在基部件48上，基部件48与侧面板43的下边缘和端面板46互连，而压缩机41由基部件49来支承，该基部件49与侧面板44的下边缘和端面板47互连。
现参照如图3所示以及如图4、6、7的不同立体图所示的蒸发器部分37，除了设置在蒸发器部分37端部附近的蒸发器盘管25和26之外，还设置有分别由马达23和24驱动的一对蒸发器风扇51和52。另外，在蒸发器盘管25和26的外侧设置有相应的加热盘管53和54。
在工作中，蒸发器风扇51和52将回风从公共汽车的乘客车厢抽入，使其流经蜗壳结构56和57(参见图7)，并使其流经上述的盘管以便加热或冷却该空气，并且随后使其返回到公共汽车的乘客车厢中。
现在主要参照图4来描述蒸发器部分37的“无框架式”或“整体式”结构。与冷凝器部分36相似，一对间隔开的中心面板在模块37的大部分长度上延伸，其中一个中心面板由附图标记58表示。然而，其倾斜端部装接到盘管25和26的管板上，并且管板的相对边缘又装接到三角形的侧面板59和61上，以便形成模块37的侧面结构。端面板62和63则如图所示地在相应的侧面结构之间互连。这样，以相对于冷凝器部分36相同的所述方式，热交换器盘管25和26的管板与模块结构的其它元件互连，以便以整体结构的方式共同地形成框架结构。
再次参照图6和7，应当在进一步地描述空气流流经蒸发器单元37。如上所述，如图6所示的模块相对于公共汽车的纵向中心线跨置，其横截于公共汽车的车顶延伸。依据公共汽车的类型和尺寸，回风开口的位置可沿纵向和沿侧向进行较大的改变。例如，在窄体公共汽车中，一个或多个回风开口很可能设置在公共汽车的纵向中心线上或在其附近，然而，在宽体公共汽车的安装结构中，一对回风开口可以设置在每一侧，并且离公共汽车的纵向中心线离开较大的距离。因此，本发明的模块设计成以单个模块结构来适应于这些不同的安装需求。现在描述适于侧向位置不同的回风开口的结构特征，并且以下将描述适于纵向位置不同的回风开口的结构特征。
参照图6可以看出，(沿横截方向)较长的回风送风室64设置在相应的蒸发器盘管25和26的下内边缘之间。该送风室的长度为L1，并且该长度确定成使得回风开口可沿该长度设置在任何位置，在这些回风开口与蒸发器风扇51和52之间形成流体连通。通过与单元的总长度L2相比，该尺寸L1可以进行量化，(总长度不包括适于借助导管68和69将空气流供应到送风开口所增加的整流罩)。这样，本发明的结构的比率L1/L2为1190毫米/1450毫米或大约82％。
量化该尺寸L1的另一方式在于，将其与公共汽车顶部的宽度相比。通常公共汽车顶部的平均横向宽度为大约2150毫米。这样比率L1/L3定语1190/2150或大约55％。
在工作中，相对较暖的回风从一个或多个回风开口向上流并且进入回风送风室64。蒸发器风扇51和52使得回风向上流向其在顶部的入口，并且同时新风经由新风开口66和67吸入(参见图7)。这两个空气流的混合流进入蒸发器风扇51和52的入口并且受迫向下流经蒸发器盘管25和26、加热盘管53和54、最终流经送风开口68和69流向公共汽车的送风入口。
此刻已经参照单个单元构形进行了描述，其中模块包括单个冷凝器部分36和单个蒸发器部分37，并且冷凝器部分包括逆变器/控制器和压缩机。
考虑到经济效益和以借助在公共汽车车顶中的回风开口和送风开口容易地实现的简单和有效的组合来调节不同的空气调节能力，可构想到如图8所示的双单元构形。其中，一对冷凝器部分71和72设置成彼此靠近，以便代替单个冷凝器部分。相似地，一对蒸发器部分73和74如图所示地设置成彼此靠近，以便代替单个蒸发器部分。在每一冷凝器部分71和72中，设置有各自的压缩机76和77。然而，当以这种方式组装成冷凝器部分时，不必提供两个逆变器/控制器，这是因为单个逆变器/控制器78足以操控整个双单元模块构形。冷凝器部分71和72的其它的大多数部件与单个单元构形中的部件相同。然而，相邻的成对盘管在冷凝器风扇的每一侧上连接，以便形成单个盘管，其中如图所示中心管板79延伸了该单元的长度，而不是设置四个冷凝器盘管。以这种方式，两个冷凝器部分71和72的组合可提供两倍于单个冷凝器部分构形的冷却能力，由于使用了两个长的冷凝器盘管而不是四个短盘管，因此降低了成本，并且也节省了一个逆变器/控制器的成本。
现描述蒸发器部分73和74，以相对于冷凝器部分所述的相同方式，相邻部分73和74的蒸发器盘管连接起来，以便形成两个长的盘管，而不是四个短盘管，并且相似地，中心管板81设置成在蒸发器部分73和74之间横跨该单元的长度延伸。
除了使用两个长盘管而不是四个短盘管而获得的成本节省之外，这种设计使得两个相邻的部分73和74的风扇定位成沿其回风送风室正好彼此邻接。如在此所述的，这使得两个回风入口送风室具有纵向彼此邻接的其相应回风开口(或组合成单个开口)。
借助使用如上所述的一个或多个单个单元构形以及一个或多个双单元构形，可利用其组合形式以便获得满足特定公共汽车安装需求的总(空调)能力。另外，由于可将蒸发器部分定位在相邻的位置，因此可容易地实现各个单元适于对准单个回风开口，而于其能力高低无关。
现参照图9a，其示出了单个单元构形，其带有单个冷凝器部分C和单个蒸发器部分E，以及(纵向)相对短的回风开口83和送风开口84。
在图9b中，示出了双单元模块，其中一对冷凝器部分C1和C2以及一对蒸发器部分E1和E2。单个回风开口86纵向延伸超过两倍于回风开口83和送风开口87的长度。
在图9c中，设置有如图9b所示的双单元模块构形和如图9a所示的单个单元构形，单个单元构形旋转180度并且如此安装，即，其蒸发器部分83邻接另一蒸发器部分E1。以这样的方式，如图所示，每一蒸发器部分E1、E2、E3可共用单个回风开口88和在每一侧的上单个送风开口89。
最后，在图9d中，设置有如图9b所示的双单元模块，并且还安装了另一相同的且旋转180度的双单元模块，以便四个蒸发器部分设置成彼此邻接，因此可共用一公用的单个回风开口91。相似地，如图所示，蒸发器部分还可在每一侧上共用一公用的送风开口92。
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
1.一种公共汽车车顶的空调模块，其具有至少一个用于从乘客车厢引导回风气流的回风开口和至少一个将经调节的气流引导到乘客车厢的送风开口，该空调模块包括一对呈相邻且平行关系的冷凝器部分，每一冷凝器部分具有至少一个冷凝器盘管和用于使得周围空气流经该冷凝器盘管的冷凝器风扇；一对呈相邻且平行关系的蒸发器部分，每一蒸发器部分具有至少一个蒸发器盘管和至少一个使得来自所述至少一个回风开口的气流流经该蒸发器盘管且流入至少一个送风开口的冷凝器风扇；一对压缩机，其设置成在所述一对冷凝器部分中的每一冷凝器部分内有一个压缩机；和逆变器/控制器，其仅设置在所述冷凝器部分中的一个冷凝器部分内，而且与所述一对冷凝器部分中的每一冷凝器部分电连接，以便向所述压缩机和其中的其它电气部件提供电力。
2.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，所述模块适于安装在公共汽车车顶上，所述冷凝器部分和蒸发器部分均横截于该公共汽车的纵向中心线延伸。
3.如权利要求2所述的空调模块，其特征在于，所述压缩机设置在位于所述模块的侧向外侧附近的腔内。
4.如权利要求2所述的空调模块，其特征在于，所述压缩机安装成使得其轴线大致横截于该公共汽车延伸。
5.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，所述逆变器/控制器设置在位于所述模块的侧向外侧附近的腔内。
6.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，所述一对蒸发器部分具有至少一个延伸横跨两个部分的热交换器盘管。
7.如权利要求6所述的空调模块，其特征在于，该热交换器盘管包括设置在两个部分之间的管板。
8.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，所述一对冷凝器部分具有至少一个延伸横跨两个部分的热交换器盘管。
9.如权利要求8所述的空调模块，其特征在于，该热交换器盘管包括设置在两个部分之间的管板。
10.如权利要求1所述的空调模块，其特征在于，所述一对蒸发器部分均与单个回风开口连通。
11.一种向公共汽车提供空气调节的方法，该公共汽车具有至少一个用于从乘客车厢引导回风气流的车顶开口和至少一个将经调节的气流引导到乘客车厢的车顶开口，该方法包括以下步骤提供至少一个双单元模块，该双单元模块具有一对呈相邻且平行关系的蒸发器部分，每一蒸发器部分具有至少一个蒸发器盘管和使得周围空气流经该蒸发器盘管的蒸发器风扇；提供至少一个单个单元模块，该单个单元模块具有单个蒸发器部分和至少一个使得气流流经该蒸发器部分的蒸发器风扇；确定该公共汽车所需的空调能力的总量；确定总共所需的以便共同地满足该总能力需求的相应双单元模块和单个单元模块的数量；在该公共汽车中以所需布置方式来安装所述数量的模块，以便每一蒸发器部分与车顶中的共用的回风开口和共用的送风开口对准。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述双单元和单个单元均是整装式空调系统，当接通电力时，该空调系统可向公共汽车提供经调节的空气。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述模块如此安装，即，使得每一模块大致横截于公共汽车的宽度延伸。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述模块一前一后地安装，一个模块纵向地设置在另一模块之前。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述模块呈平行关系。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述系统仅包括单个单元模块。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述系统仅包括双单元模块。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述系统包括双单元模块和单个单元模块，单个单元模块如此定向，即，使得其蒸发器部分邻接所述双单元模块的蒸发器部分。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述系统包括两个双单元模块，一个双单元模块的所述蒸发器部分邻接另一个双单元模块的所述蒸发器部分。
20.一种公共汽车的空调系统，其具有用于安装在公共汽车车顶上的至少一个模块，该车顶具有至少一个用于从乘客车厢引导回风气流的回风开口和至少一个将经调节的气流引导到乘客车厢的送风开口，该每一模块包括制冷回路，制冷剂依次地循环流经压缩机、冷凝器盘管、膨胀阀、和蒸发器盘管；至少一个冷凝器部分，其具有至少一个冷凝器盘管和使得周围空气流经该冷凝器盘管的冷凝器风扇；至少一个蒸发器部分，其具有至少一个蒸发器盘管和一个用于使得来自所述回风开口的回风流经蒸发器盘管并流向所述送风开口的蒸发器风扇；其中，所述冷凝器部分和蒸发器部分均横截于该公共汽车的纵向中心线延伸。
21.如权利要求20所述公共汽车空调系统，其特征在于，所述至少一个蒸发器部分包括两个蒸发器部分，每一蒸发器部分与共用的回风开口和共用的送风开口流体连通。
22.如权利要求20所述公共汽车空调系统，其特征在于，所述至少一个冷凝器部分包括两个彼此邻接的冷凝器部分。
23.如权利要求20所述公共汽车空调系统，其特征在于，所述至少一个模块包括两个模块，一个模块具有两个呈邻接关系的蒸发器部分，一个模块具有布置呈与所述第一模块的所述两个蒸发器部分邻接的单个蒸发器部分。
24.如权利要求20所述公共汽车空调系统，其特征在于，所述至少一个模块包括一对模块，每一个模块具有一对设置成彼此邻接的蒸发器部分，每一个所述模块均设置成使得所述蒸发器部分与所述另一模块的蒸发器部分邻接。
全文摘要
一种由一个或多个整装式模块形成的公共汽车车顶空调系统，该模块具有一个或多个蒸发器部分和一个或多个冷凝器部分，这些部分均横截于公共汽车的宽度延伸，并且每一蒸发器部分与公共汽车的共用的回风开口和共用的送风开口流体连通。该模块可以是带有单个冷凝器部分和单个蒸发器部分的单个单元构形或是带有两个冷凝器部分和两个蒸发器部分的双单元构形。通过组合使用单个单元和双单元构形，从而满足总的空调需求，其中每一蒸发器部分与公共汽车的单个回风开口和单个送风开口连通。
文档编号B60H1/32GK1816459SQ200480019199
公开日2006年8月9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, R·C·雷曼恩, C·雷皮塞, M·科顿, X·廖, G·蒙蒂, S·斯托拉, B·茨伊肖维茨, S·杜濑萨米, T·R·坎贝尔 申请人:开利公司