專利名稱：車輛用空調(diào)裝置及車輛的空調(diào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于鐵路車輛及磁懸浮車輛(Maghrel)的車輛空調(diào)裝置及車輛的空調(diào)方法。
從前，在車輛上安裝的空調(diào)裝置，是帶有換氣用送風(fēng)機(jī)的空調(diào)裝置，曾被應(yīng)用于新干線上。這種從前的空調(diào)裝置，如在日本的特開平5-69824中所記載的那樣，是被懸垂在車體下部，使從地板吸入的車內(nèi)空氣，和利用換氣用送風(fēng)機(jī)吸入的新鮮空氣混合，用蒸發(fā)器(室內(nèi)熱交換器)使其熱交換，冷卻的空氣在車體側(cè)壁內(nèi)通過通風(fēng)道傳到頂棚，再從設(shè)在頂棚的格柵向作為空調(diào)空間的車內(nèi)排風(fēng)而進(jìn)行制冷。
對于上述從前的方式來說，由于與從車外吸入的新鮮空氣量相比，送入蒸發(fā)器的車內(nèi)來的循環(huán)空氣量較多，約為前者的3倍，所以，即使新鮮空氣溫度比車內(nèi)溫度高，新鮮空氣和循環(huán)空氣混合后的空氣溫度也不怎么上升，由于蒸發(fā)器配管內(nèi)流的制冷劑和通過管外的混合空氣的溫度差不能增大，所以為了得到額定的熱交換量，必須加大通過的空氣風(fēng)量。這樣的結(jié)果是，在循環(huán)用送風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)的動(dòng)力加大的同時(shí)，為了抑制風(fēng)速，就出現(xiàn)了在車體的側(cè)壁內(nèi)通過的送風(fēng)通道的截面積變大的問題。
上述從前的技術(shù)，其結(jié)構(gòu)是將車內(nèi)循環(huán)空氣的一部分，通過換氣用送風(fēng)機(jī)向車外排出，同時(shí)從車外吸入的同量新鮮空氣，與車內(nèi)空氣混合后通過蒸發(fā)器，由于在蒸發(fā)器中的制冷劑和空氣的溫度差小，并且，換氣用送風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸發(fā)器的熱交換風(fēng)量，所以，為確保額定的熱交換量，必須增大循環(huán)風(fēng)量。
本發(fā)明的目的是，在不降低空調(diào)能力的情況下，使向空調(diào)和空間供給的調(diào)節(jié)空氣量減少，使空調(diào)裝置本身實(shí)現(xiàn)小型輕量化。
本發(fā)明的另一目的是，將冷氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷卻空氣向車內(nèi)必要部分送風(fēng)的通道的空氣流路面積減小，盡可能確保車內(nèi)的居住空間寬闊。
本發(fā)明的特征是車輛用空調(diào)裝置，具備下列幾部分冷卻返回空氣的返回空氣用熱交換器；冷卻比上述返回空氣溫度更高的新鮮空氣的新鮮空氣用熱交換器；將被冷卻的上述新鮮空氣及返回空氣，通過空氣流路送風(fēng)的送風(fēng)機(jī)；與上述新鮮空氣用熱交換器及返回空氣用熱交換器一起，共同構(gòu)成冷凍循環(huán)系統(tǒng)的室外熱交換器及壓縮機(jī)。
根據(jù)發(fā)明者等的研究，車輛冷氣設(shè)備熱負(fù)荷的大約一半，是用于換氣時(shí)，從車外向車內(nèi)送入的新鮮空氣被冷卻到車內(nèi)溫度的熱負(fù)荷。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造，對于新鮮空氣用熱交換器(第1蒸發(fā)器)來說，制冷劑和空氣的溫度差加大，另外，由于返回空氣用熱交換器(第2蒸發(fā)器)，進(jìn)行熱交換的空氣風(fēng)量加大，所以蒸發(fā)器的傳熱效率提高，因此能夠相應(yīng)地減小循環(huán)風(fēng)量。由于新鮮空氣用熱交換器的熱交換效率，也比從前的空調(diào)高，所以，其效果是能夠減少調(diào)節(jié)空氣量，能夠確保擴(kuò)大居住空間。
本發(fā)明的另一特征是，上述車輛用空調(diào)裝置中，在上述新鮮空氣用熱交換器中冷卻的新鮮空氣，被送入上述返回空氣用熱交換器內(nèi)，進(jìn)行再冷卻。這種結(jié)構(gòu)的效果是調(diào)節(jié)空氣的溫度能更降低，能夠減少整體的調(diào)節(jié)空氣量。
本發(fā)明的另一特征是，上述車輛用空調(diào)裝置中，上述空氣流路備置了與送入新鮮空氣的新鮮空氣送入口，送入返回空氣的返回空氣送入口。及排出冷卻空氣的冷卻空氣排出口相連接的主空氣流路，在上述主空氣流路的新鮮空氣送入口和冷卻空氣排出口之間，設(shè)置上述新鮮空氣用熱交換器的同時(shí)，從上述主空氣流路的返回空氣流路的連接處到新鮮空氣送入口側(cè)，也設(shè)置了上述新鮮空氣用熱交換器。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由對于返回空氣和新鮮空氣混合后進(jìn)行冷卻，所以具有容易進(jìn)行溫度控制的效果。
本發(fā)明的另一特征是，上述車輛用空調(diào)裝置在上述主空氣流路的新鮮空氣送入口和上述新鮮空氣用熱交換器的設(shè)置處之間，設(shè)置了將車外的新鮮空氣升壓后向車內(nèi)供給的給氣送風(fēng)機(jī)。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，由于將隔熱壓縮的新鮮空氣進(jìn)行冷卻，所以和制冷劑的溫度差變大，具有能夠提高熱交換效率的效果。
本發(fā)明的另一特征是，在上述車輛用空調(diào)裝置中，上述室外熱交換器由第1和第2室外熱交換器組成；上述壓縮機(jī)由第1和第2壓縮機(jī)構(gòu)成；由上述新鮮空氣用熱交換器和上述第1室外熱交換器，及上述第1壓縮機(jī)構(gòu)成第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)；由上述返回空氣用熱交換器和上述第2室外熱交換器，及上述第2壓縮機(jī)構(gòu)成第2冷凍循環(huán)系統(tǒng)。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，其效果是能夠抑制調(diào)節(jié)空氣的溫度變化，達(dá)到使第1循環(huán)系統(tǒng)能夠有效的運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的另一特征是，在上述車輛用空調(diào)裝置中，備有由排氣送風(fēng)機(jī)和給氣送風(fēng)機(jī)組成的換氣裝置；在上述排氣送風(fēng)機(jī)的空氣流路中，設(shè)置了輔助室外熱交換器；在上述給氣送風(fēng)機(jī)的空氣流路中，設(shè)置了輔助室內(nèi)熱交換器；具備通過由上述輔助室外熱交換器及輔助室內(nèi)熱交換器一起，構(gòu)成輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)的輔助壓縮機(jī)。
根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，通過輔助室外熱交換器和輔助室內(nèi)熱交換器，與給氣裝置的空氣流路及排氣裝置的空氣流路中的空氣進(jìn)行熱交換，同從前的循環(huán)空氣和新鮮空氣混合后進(jìn)行熱交換的情況相比，制冷劑與空氣的溫度差可以加大，能夠使其進(jìn)行更多的熱交換。從而，實(shí)現(xiàn)空調(diào)裝置的小型輕量化。另外，通過回收向車外放出的排氣冷量，能夠獲得節(jié)省能量的效果。
本發(fā)明的另一特征是，在上述車輛用空調(diào)裝置中，備有由排氣送風(fēng)機(jī)和給氣送風(fēng)機(jī)組成的換氣裝置；在上述排氣送風(fēng)機(jī)的空氣流路中設(shè)置了輔助室外熱交換器；在上述給氣送風(fēng)機(jī)的空氣流路中設(shè)置了輔助室內(nèi)熱交換器；具備由上述輔助室外熱交換器及輔助室內(nèi)熱交換器一起構(gòu)成輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)的輔助壓縮機(jī)。
根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，由于在換氣裝置的給氣側(cè)和排氣側(cè)設(shè)置的輔助室內(nèi)熱交換器和輔助室外熱交換器，構(gòu)成一個(gè)冷凍循環(huán)系統(tǒng)，所以被熱交換的空氣與制冷劑的溫度差能夠加大；制冷設(shè)備的能力提高，或者作為調(diào)節(jié)空氣向調(diào)節(jié)空間供給的空氣量和從前相比減少，通風(fēng)道系統(tǒng)的占有面積能夠減小。另外，通過排氣冷量的回收，能夠獲得節(jié)省能量的效果。
本發(fā)明的另一特征是，新鮮空氣用第1熱交換器進(jìn)行冷卻；接著，被冷卻的上述新鮮空氣和返回空氣一起，用第2熱交換器進(jìn)行冷卻的車輛的空調(diào)方法。
根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，其效果是調(diào)節(jié)空氣的溫度比從前有所下降，調(diào)節(jié)空氣的送風(fēng)量減少，通風(fēng)道實(shí)現(xiàn)小型化。
本發(fā)明的另一特征是，在上述車輛的空調(diào)方法中，新鮮空氣通過給氣送風(fēng)機(jī)向車內(nèi)送入，并以升壓狀態(tài)，向上述第1熱交換器供給。
根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，新鮮空氣和制冷劑的溫度差變大，能夠獲得提高熱交換效率的效果。
本發(fā)明的另一特征是，在上述車輛的空調(diào)方法中，上述新鮮空氣用第1熱交換器冷卻到接近上述返回空氣的溫度，被冷卻的上述新鮮空氣與上述返回空氣混合后，再用第2熱交換器進(jìn)行冷卻。
根據(jù)這樣結(jié)構(gòu)，具有能夠容易進(jìn)行溫度控制的效果。
附圖簡單說明

圖1是按照本發(fā)明的車輛用空調(diào)裝置一實(shí)施例的概略構(gòu)成圖。
圖2是在圖1中所表示的車輛用空調(diào)裝置的空氣系統(tǒng)圖。
圖3是按照本發(fā)明的車輛用空調(diào)裝置另一實(shí)施例的概略構(gòu)成圖。
圖4是在圖3中所表示的車輛用空調(diào)裝置的空氣系統(tǒng)圖。
圖5是按照本發(fā)明的車輛用空調(diào)裝置的另外其它實(shí)施例的概略構(gòu)成圖。下面，本發(fā)明的一實(shí)施例表示在圖1中，通過該實(shí)施例對冷氣設(shè)備的情況作詳細(xì)說明。在此，圖1是空調(diào)裝置的室內(nèi)機(jī)的概略圖。在圖1中，1是車體，2是空調(diào)裝置的室內(nèi)機(jī)。另外，圖中沒有表示的室外機(jī)，配置在室內(nèi)機(jī)2的內(nèi)側(cè)。
本室內(nèi)機(jī)，為了車內(nèi)換風(fēng)，內(nèi)部裝有在兩軸馬達(dá)的兩端安裝風(fēng)葉的給排氣一體化換氣用送風(fēng)機(jī)10，在本圖中，右側(cè)的風(fēng)葉為排氣用送風(fēng)機(jī)，左側(cè)的風(fēng)葉為給氣用送風(fēng)機(jī)。新鮮空氣從設(shè)在車端的給氣口30吸入，通過給氣通道20，從給氣側(cè)的換氣用送風(fēng)機(jī)10，向第1蒸發(fā)器11即第1室內(nèi)熱交換器送風(fēng)。
另一方面，通過室風(fēng)送風(fēng)機(jī)13，從車輛地板面吸入的循環(huán)空氣QR，即返回(return)空氣，在返回通風(fēng)道22的中途，從排氣通風(fēng)道21僅抽取排氣空氣QE的風(fēng)量之后，在蒸發(fā)器11內(nèi)和被冷卻的新鮮空氣QF混合。在此，新鮮空氣QF和排出空氣QE的風(fēng)量是相同的。通過在第2蒸發(fā)器12即第2室內(nèi)熱交換器被冷卻，再利用室內(nèi)送風(fēng)機(jī)13從送風(fēng)通道23向客室內(nèi)送風(fēng)，送入的調(diào)節(jié)空氣QS和循環(huán)空氣QR的風(fēng)量相等。另外，通過換氣用送風(fēng)機(jī)10向排氣通道21吸入的車內(nèi)空氣，從排氣口31向車外排出。
從前，有相當(dāng)于本實(shí)施例的第1蒸發(fā)器和第2蒸發(fā)器加在一起的能力的蒸發(fā)器，并列配置在和上述第2蒸發(fā)器相同的位置(是一個(gè)大蒸發(fā)器的情況)，用于冷卻車內(nèi)循環(huán)空氣和從車外吸入的新鮮空氣的混合空氣，而由于循環(huán)空氣的風(fēng)量比新鮮空氣的風(fēng)量多數(shù)倍，所以混合空氣的溫度幾乎不上升，為獲得額定的熱交換量必須增大循環(huán)風(fēng)量。
與此相反，就本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)來說，在第1蒸發(fā)器11中，通過送風(fēng)機(jī)10的隔熱壓縮而升溫。并且比外氣溫度更高的新鮮空氣與蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，所以制冷劑和空氣的溫度差加大。這樣，空氣風(fēng)量減少，然而熱交換量卻能達(dá)到和從前配置一個(gè)蒸發(fā)器幾乎相同的程度。另外，第2蒸發(fā)器12的通風(fēng)量，對于從前的配置來說，由于第1和第2蒸發(fā)器11、12，并行排列，所以變?yōu)檠h(huán)風(fēng)量QR的一半，而對本實(shí)施例的機(jī)器構(gòu)造來說，變?yōu)楹脱h(huán)風(fēng)量QR相同的風(fēng)量，由于通過蒸發(fā)器的風(fēng)速變快而傳熱效率提高，熱交換量增加。因此，為了得到額定的熱交換量，循環(huán)風(fēng)量能夠減少。
在上述第1蒸發(fā)器11被冷卻的新鮮空氣QF與循環(huán)空氣QR混合后，由于在上述第2蒸發(fā)器再次被冷卻，所以，調(diào)節(jié)空氣QS的溫度也能低于從前的空調(diào)裝置。也就是說，根據(jù)上述實(shí)施例，由于通過上述第1蒸發(fā)器11冷卻新鮮空氣QF，和具有同樣制冷能力的從前的空調(diào)裝置相比，調(diào)節(jié)空氣QS的溫度能夠下降。由此可見，和從前具有同樣能力的空調(diào)裝置相比，向車內(nèi)供給的調(diào)節(jié)空氣量能夠減少。這樣通過減少調(diào)節(jié)空氣量，送風(fēng)通道23的空氣流路截面面積也能夠減小。這樣由于送風(fēng)通道23的空氣流路截面積和從前相比有所減小，可以在車體1的底下部分設(shè)置空調(diào)裝置主體，從該空調(diào)裝置主體到客室的頂棚部分，延伸設(shè)置上述送風(fēng)通道23，這樣的構(gòu)造，能夠確保盡量擴(kuò)大居住空間。也就是說，從底部沿著車體的側(cè)壁、間隔壁或兩端壁設(shè)置上述送風(fēng)通道23，向頂棚直立的結(jié)構(gòu)，由于能減小與該送風(fēng)通道23的通路截面積即與空氣流動(dòng)方向成垂直方向的截面積，所以可盡量控制該送風(fēng)通道23，向車內(nèi)的居住空間突出。因此，能夠防止由于上述送風(fēng)通道23的設(shè)置而減小車內(nèi)的居住空間，以確保盡可能大的居住空間。
另外，由于第1蒸發(fā)器11設(shè)置在換氣用送風(fēng)機(jī)10的給氣流路的排出側(cè)，所以，給氣用送風(fēng)機(jī)的噪音經(jīng)過返回通風(fēng)道，向車內(nèi)傳播的現(xiàn)象大大減少。
圖2是表示圖1實(shí)施例的空氣系統(tǒng)圖。第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)50是用換氣用送風(fēng)機(jī)10的給氣送風(fēng)機(jī)，將從車外吸入的新鮮空氣QF進(jìn)行冷卻的輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)，它由以下幾部分構(gòu)成，即壓縮機(jī)51、作為第1室外熱交換器的第1凝結(jié)器16a，室外鼓風(fēng)機(jī)17、膨脹部分52及第1蒸發(fā)器11。
第2冷凍循環(huán)系統(tǒng)60是將從客室1吸入的循環(huán)空氣，和在第1蒸發(fā)器11被冷卻的空氣的混合空氣進(jìn)一步冷卻的冷凍循環(huán)系統(tǒng)，它由以下幾部分構(gòu)成，即壓縮機(jī)61、第2凝結(jié)器16b、室外鼓風(fēng)機(jī)17、減壓機(jī)構(gòu)62、第2蒸發(fā)器12、室內(nèi)鼓風(fēng)機(jī)13。上述第2凝結(jié)器，通過室外鼓風(fēng)機(jī)17供給車外的空氣而進(jìn)行散熱。
在此，循環(huán)空氣QR的一部分，通過作為換氣用送風(fēng)機(jī)10的排氣裝置的排氣送風(fēng)機(jī)向車外排出；大致同量的空氣，用同一換氣用送風(fēng)機(jī)10的給氣裝置的給氣送風(fēng)機(jī)從車外吸入。
本實(shí)施例，與上述僅由第2冷凍循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成的從前的空調(diào)裝置，在冷卻相同熱量的情況下相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)。在冷氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，比車內(nèi)溫度高的外氣，作為新鮮空氣通過換氣用送風(fēng)機(jī)10的給氣送風(fēng)機(jī)吸入，在送風(fēng)機(jī)的突出側(cè)由于隔熱壓縮作用而變?yōu)闇囟仍偕仙?℃左右的空氣。因此，在第1蒸發(fā)器11中，傳熱管內(nèi)的制冷劑和送風(fēng)空氣的溫差加大，隨著外氣溫度的上升，冷氣設(shè)備的能力必須增大。另外，通過設(shè)置專用冷卻換氣熱負(fù)荷的第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)，使得冷卻循環(huán)空氣QR和新鮮空氣QF的混合空氣的第2蒸發(fā)器12的能力能夠減小，向車內(nèi)的調(diào)節(jié)空間送冷風(fēng)的室內(nèi)鼓風(fēng)機(jī)13的風(fēng)量，也能減少。這樣，能使送風(fēng)通道小型化，能擴(kuò)大車內(nèi)的居住空間。
該第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)空調(diào)裝置做制冷設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通常進(jìn)行額定的運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠有效的減少換氣的熱負(fù)荷。另外，上述第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)參照外氣溫度的變化，通過控制其能力，能夠?qū)⒋笾乱欢囟鹊男迈r空氣QF送入第2蒸發(fā)器12。因此，車內(nèi)的溫度控制能夠保持一定，與車外的溫度變化無關(guān)。
由于第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)50能夠?qū)?yīng)于車外的溫度變化而適當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以該冷凍循環(huán)系統(tǒng)50能在高效率的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。也就是說，在從前的空調(diào)裝置中，僅考慮車外溫度的變化而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制，由于調(diào)節(jié)空氣的溫度發(fā)生變化，所以不能進(jìn)行最佳的溫度控制，而在本實(shí)施例中，由于第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)50能夠獨(dú)立的進(jìn)行控制，所以不使調(diào)節(jié)空氣的溫度變化，從而能使該冷凍循環(huán)系統(tǒng)50高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
上述第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)，是在新鮮空氣流路中配置蒸發(fā)器的制冷設(shè)備專用構(gòu)造。因此，空調(diào)裝置在作為暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，蒸發(fā)器應(yīng)當(dāng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)其運(yùn)轉(zhuǎn)停止時(shí)，將上述蒸發(fā)器取出，以減小空氣流路的阻力。另外，還要對該蒸發(fā)器本身進(jìn)行清掃和檢查。
下面，通過圖3對本發(fā)明的另一實(shí)施例進(jìn)行說明。在該圖中，和上述實(shí)施例相同的符號(hào)表示同一部件。本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，首先是第1蒸發(fā)器11和第1凝結(jié)器16a，是與上述第2蒸發(fā)器12和第2凝結(jié)器16b不同的獨(dú)立的冷凍循環(huán)系統(tǒng)。上述第1蒸發(fā)器11設(shè)置在和循環(huán)空氣混合之前的新鮮空氣流路。另外，上述第1凝結(jié)器16a與上述第2凝結(jié)器16b相對并排設(shè)置，通過兼用的室外鼓風(fēng)機(jī)17，進(jìn)行熱交換。
本實(shí)施例和上述一實(shí)施例的不同點(diǎn)是，設(shè)置了作為輔助室內(nèi)熱交換器的第3蒸發(fā)器14和作為輔助室外熱交換器的第3凝結(jié)器15。該第3蒸發(fā)器14，設(shè)置在換氣用送風(fēng)機(jī)10的給氣側(cè)送風(fēng)機(jī)的下流側(cè)的空氣流路上。上述給氣送風(fēng)機(jī)下流側(cè)的空氣流路的新鮮空氣，通過該給氣側(cè)送風(fēng)機(jī)，被隔熱壓縮而處于升溫狀態(tài)。另外，上述第3凝結(jié)器15，設(shè)置在換氣用送風(fēng)機(jī)10的排氣側(cè)送風(fēng)機(jī)上流側(cè)的空氣流路上。在排氣送風(fēng)路中，上述排氣側(cè)送風(fēng)機(jī)的上流側(cè)空氣流路的排出空氣溫度，由于是從車內(nèi)即調(diào)節(jié)空間導(dǎo)出，所以是和車內(nèi)溫度大致相同的溫度。
但是，上述第3蒸發(fā)器14和第3凝結(jié)器15是與減壓機(jī)構(gòu)及壓縮器連接，構(gòu)成獨(dú)立的第2輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)。該輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)，與從前用的車輛用空調(diào)裝置相比，由于向上述第3蒸發(fā)器14供給的新鮮空氣的溫度高，所以與該第3蒸發(fā)器14的制冷劑的溫度差就大。因此，在新鮮空氣和循環(huán)空氣混合后，與用蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換的從前的空調(diào)裝置相比較，能夠使熱交換量增大。但是，該輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)的能力，決定于向上述第3凝結(jié)器15排出空氣的溫度及流量。因此，每個(gè)車箱的換氣量大致上是一定的，在上述第3蒸發(fā)器14被熱交換的新鮮空氣的溫度，處于比從室內(nèi)來的循環(huán)空氣還要高的狀態(tài)。因此，通過上述第1蒸發(fā)器11使上述新鮮空氣再次熱交換，下降到接近循環(huán)空氣的溫度之后再使其和循環(huán)空氣混合。也就是說，在上述第1蒸發(fā)器11內(nèi)，與在新鮮空氣和循環(huán)空氣混合后，再使其與蒸發(fā)器熱交換的從前的空調(diào)裝置相比較，也能夠加大與制冷劑進(jìn)行熱交換的空氣的溫度差，所以，和從前相比較，能夠使熱交換量增大。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在換氣用送風(fēng)機(jī)10的給氣送風(fēng)機(jī)中隔熱壓縮而升溫的新鮮空氣，與第3蒸發(fā)器14熱交換，在該部分除去新鮮空氣的大部分熱量。并且，通過第1蒸發(fā)器11再次除去上述新鮮空氣的熱，一直冷卻到接近從室內(nèi)來的循環(huán)空氣的溫度。該新鮮空氣與從室內(nèi)來的循環(huán)空氣混合后，用第2蒸發(fā)器12，將室內(nèi)溫度保持在設(shè)定溫度，為此，一面進(jìn)行用于溫度控制的能力控制，一面進(jìn)行上述新鮮空氣與循環(huán)空氣的混合空氣的冷卻。通過該第2蒸發(fā)器12冷卻的調(diào)節(jié)空氣的溫度，設(shè)定在大大低于從前的溫度。這樣，由于向車內(nèi)供給的調(diào)節(jié)空氣的溫度能夠下降，所以能使調(diào)節(jié)空氣的風(fēng)量減小。因此，用于向車內(nèi)供給上述新鮮空氣的空調(diào)用通風(fēng)道的截面積，能夠比從前小。這樣，有利于隨著車輛的高速化而要求的車輛輕量化，對于有將車體截面積做小傾向的高速車輛來說，有利于確保乘客的居住空間。
圖4是表示圖2實(shí)施例的空氣系統(tǒng)圖。輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)70，是換氣用送風(fēng)機(jī)10的給氣送風(fēng)機(jī)從車外吸入的新鮮空氣進(jìn)行冷卻時(shí)所用的冷凍循環(huán)系統(tǒng)，是由壓縮機(jī)71、第3凝結(jié)器15、減壓機(jī)構(gòu)72、第3蒸發(fā)器14所構(gòu)成。
第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)50，同樣是換氣用送風(fēng)機(jī)10的給氣送風(fēng)機(jī)從車外吸入的新鮮空氣QF進(jìn)行冷卻時(shí)所用的冷凍循環(huán)系統(tǒng)，是由壓縮機(jī)51、第1凝結(jié)器16a、室外鼓風(fēng)機(jī)17、減壓機(jī)構(gòu)52、第1蒸發(fā)器11所構(gòu)成。
第2冷凍循環(huán)系統(tǒng)60，是從客室1吸入的循環(huán)空氣與在第3蒸發(fā)器14及第1蒸發(fā)器11兩階段被冷卻的空氣的混合空氣，進(jìn)行冷卻時(shí)所用的冷凍循環(huán)系統(tǒng)，是由壓縮機(jī)61、第2凝結(jié)器16b、室外鼓風(fēng)機(jī)17、減壓機(jī)構(gòu)62、第2蒸發(fā)器12、室內(nèi)鼓風(fēng)機(jī)13所構(gòu)成。在此，第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)的室外鼓風(fēng)機(jī)17與第2冷凍循環(huán)系統(tǒng)的室外鼓風(fēng)機(jī)17是共用的。
本實(shí)施例是著眼于將冷卻的車內(nèi)空氣直接排放到車外時(shí)影響致冷效率，所以新設(shè)置了輔助冷卻循環(huán)系統(tǒng)70，保持車內(nèi)大致一定的溫度的冷的排出空氣，被用于冷卻第3凝結(jié)器15。這時(shí)，由于排氣風(fēng)量少到例如30m3/分，所以，第3凝結(jié)器15能向排氣空氣中放出的熱量也是有限的。因此，在第3蒸發(fā)器14中能夠熱交換的熱量也是有限的，不能將外氣冷卻到被制冷的車內(nèi)溫度，在外氣高到40℃的情況下，在第3蒸發(fā)器出口，空氣溫度也約40℃，只能保持去除換氣用送風(fēng)機(jī)10的隔熱壓縮熱的能力。因此，利用以下的第1蒸發(fā)器11，將外氣冷卻到接近車內(nèi)的溫度，而后使其與循環(huán)空氣混合。
在上述輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)70中，也可安裝由給氣裝置及排氣裝置組成的換氣用送風(fēng)機(jī)10，構(gòu)成獨(dú)立的系統(tǒng)。并且，根據(jù)車外溫度來控制輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)70的能力，就能夠?qū)⑿迈r空氣QF的溫度，在規(guī)定范圍內(nèi)保持一定，使調(diào)節(jié)空氣的溫度控制容易進(jìn)行。另外，能夠防止由車外溫度變化而引起的車內(nèi)溫度的變化。上述輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)70，構(gòu)成熱泵循環(huán)系統(tǒng)，空調(diào)裝置作為暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)70也進(jìn)行暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)。由此可見，能夠在減小第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)50及第2冷凍循環(huán)系統(tǒng)60的負(fù)荷的同時(shí)，當(dāng)暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也能利用加大與新鮮空氣的溫度差的輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)70的熱交換來提高空調(diào)裝置效率。
圖5是表示在圖4的空氣系統(tǒng)圖中，去除第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)情況下的空氣系統(tǒng)圖。輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)70是換氣用送風(fēng)機(jī)10的給氣送風(fēng)機(jī)從車外吸入的新鮮空氣進(jìn)行冷卻時(shí)所用的冷凍循環(huán)系統(tǒng)，是由壓縮機(jī)71、第3凝結(jié)器15，減壓機(jī)構(gòu)72、第3蒸發(fā)器14所組成。
第2冷凍循環(huán)系統(tǒng)60，是冷卻從客室1吸入的空氣與用第3蒸發(fā)器14冷卻的空氣的混合空氣時(shí)所用的冷凍循環(huán)系統(tǒng)，是由壓縮機(jī)61、第2凝結(jié)器16b、室外鼓風(fēng)機(jī)17、減壓機(jī)構(gòu)62、第2蒸發(fā)器12、室內(nèi)鼓風(fēng)機(jī)13所構(gòu)成。
本實(shí)施例的特點(diǎn)是冷卻換氣熱負(fù)荷的能力小，然而輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)和換氣用送風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了一體化，作為中間冷卻器內(nèi)藏形換氣裝置，適用于做成與空調(diào)裝置獨(dú)立的裝置的場合。由于利用換氣風(fēng)向第3蒸發(fā)器14及第3凝結(jié)器15送風(fēng)，所以不需要室內(nèi)外鼓風(fēng)機(jī)，能使裝置小型化，結(jié)構(gòu)簡單，易于集中。
根據(jù)本實(shí)施例，由于向上述第2蒸發(fā)器12供給的空氣溫度低，并且，其送風(fēng)量也比從前的空調(diào)裝置少，所以，溫度控制的反應(yīng)性快，能夠進(jìn)行精細(xì)的舒適的溫度控制。并且，隨著送風(fēng)量的減少，送風(fēng)時(shí)的噪音也能得到抑制而比從前變低。
在上述實(shí)施例，通過盡量擴(kuò)大在各蒸發(fā)器中進(jìn)行熱交換的空氣與制冷劑的溫度差，能夠使熱交換量增大。因此，在空調(diào)能力一定的情況下，能夠使空調(diào)裝置實(shí)現(xiàn)小型輕量化。
在上述實(shí)施例中，由于向室內(nèi)供給的調(diào)節(jié)空氣的溫度，低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，在該調(diào)節(jié)空氣向室內(nèi)供給當(dāng)中，從耐熱性能高的噴咀排出該調(diào)節(jié)空氣的同時(shí)，在該噴咀周圍，室內(nèi)的空氣，由于從噴咀排出的調(diào)節(jié)空氣的吸引效果而被吸入，其后，兩者混合而向室內(nèi)供給。這樣一來，能夠防止隨著調(diào)節(jié)空氣的溫度下降，由于結(jié)露而引起的異常。
如以上所說，根據(jù)本發(fā)明，由于能減少車內(nèi)的循環(huán)風(fēng)量，室內(nèi)送風(fēng)機(jī)的容量能夠減小，車內(nèi)送風(fēng)通道也能減小截面。并且，通過返回通道向車內(nèi)傳播的給氣送風(fēng)機(jī)的噪音，由于蒸發(fā)器的隔音效果，也能減低。
另外，本發(fā)明除已經(jīng)敘述的特征之外，還具有如下特征。
本發(fā)明的車輛用空調(diào)裝置，具有調(diào)整向車內(nèi)送入的新鮮空氣的溫度的輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)，及調(diào)整向空氣調(diào)節(jié)空間供給的調(diào)節(jié)空氣的溫度的冷凍循環(huán)系統(tǒng)。
在本發(fā)明的車輛用空調(diào)裝置中，上述輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)的新鮮空氣流路，連接到與上述冷凍循環(huán)的室內(nèi)側(cè)熱交器相連接的空氣流路。
本發(fā)明的車輛用空調(diào)裝置，具有由排氣裝置及給氣裝置組成的車輛用換氣裝置；在上述排氣裝置的空氣流路中，設(shè)置了室外側(cè)熱交換器，在上述給氣裝置的空氣流路中，設(shè)置了室內(nèi)側(cè)熱交換器，由上述室外側(cè)熱交換器和室內(nèi)側(cè)熱交換器構(gòu)成冷凍循環(huán)系統(tǒng)。
本發(fā)明的車輛用空調(diào)裝置，在上述車輛用換氣裝置中，上述室外側(cè)熱交換器設(shè)置在排氣裝置送風(fēng)機(jī)的上流側(cè)空氣流路中，上述室內(nèi)側(cè)熱交換器設(shè)置在給氣裝置送風(fēng)機(jī)的下流側(cè)空氣流路中。
本發(fā)明的鐵路車輛空調(diào)裝置具備由排氣裝置及給氣裝置組成的換氣裝置，以及進(jìn)行車內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)的冷凍循環(huán)系統(tǒng)；上述空調(diào)裝置由多個(gè)冷凍循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成；用上述多個(gè)冷凍循環(huán)系統(tǒng)中的至少一個(gè)冷凍循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)行從車外向車內(nèi)供給的新鮮空氣的溫度控制，用上述多個(gè)冷凍循環(huán)系統(tǒng)中的其他冷凍循環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)行車內(nèi)的循環(huán)空氣及上述新鮮空氣的溫度控制。
權(quán)利要求
1.一種車輛用空調(diào)裝置，包括冷卻返回空氣的返回空氣用熱交換器；冷卻比上述返回空氣溫度更高的新鮮空氣的新鮮空氣用熱交換器；被冷卻的上述新鮮空氣及返回空氣通過空氣流路送風(fēng)的送風(fēng)機(jī)；與上述新鮮空氣用熱交換器及返回空氣用熱交換器共同構(gòu)成冷凍循環(huán)系統(tǒng)的室外熱交換器及壓縮機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所記載的車輛用空調(diào)裝置，其特征為被上述新鮮空氣用熱交換器冷卻的新鮮空氣，通過向上述返回空氣用熱交換器送風(fēng)而進(jìn)一步冷卻。
3.如權(quán)利要求2所記載的車輛用空調(diào)裝置，其特征為上述空氣流路具有與送入新鮮空氣的新鮮空氣送入口、送入返回空氣的返回空氣送入口及排出冷卻空氣的冷卻空氣排出口相連接的主空氣流路；在上述主空氣流路的新鮮空氣送入口和冷卻空氣排出口之間，設(shè)置新鮮空氣用熱交換器的同時(shí)，從上述主空氣流路的返回空氣流路的連接處向新鮮空氣送入口側(cè)，設(shè)置上述新鮮空氣用熱交換器。
4.如權(quán)利要求3所記載的車輛用空調(diào)裝置，其特征為在上述主空氣流路的新鮮空氣送入口和新鮮空氣用熱交換器設(shè)置處之間，設(shè)置了將車外新鮮空氣升壓后向車內(nèi)供給的給氣鼓風(fēng)機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所記載的車輛用空調(diào)裝置，其特征為上述室外熱交換器由第1及第2室外熱交換器構(gòu)成；上述壓縮機(jī)由第1及第2壓縮機(jī)構(gòu)成；由上述新鮮空氣用熱交換器和上述第1室外熱交換器，以及上述第1壓縮機(jī)構(gòu)成第1冷凍循環(huán)系統(tǒng)；由上述返回空氣用熱交換器和第2室外熱交換器，以及上述第2壓縮機(jī)，構(gòu)成第2冷凍循環(huán)系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所記載的車輛用空調(diào)裝置，其特征為備有由排氣送風(fēng)機(jī)和給氣送風(fēng)機(jī)構(gòu)成的換氣裝置；在上述排氣送風(fēng)機(jī)的空氣流路中設(shè)置了輔助室外熱交換器；在上述給氣送風(fēng)機(jī)的空氣流路中設(shè)置了輔助室內(nèi)熱交換器；備有由上述輔助室外熱交換器及輔助室內(nèi)熱交換器一起構(gòu)成輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)的輔助壓縮機(jī)。
7.如權(quán)利要求1所記載的車輛用空調(diào)裝置，其特征為備有由排氣送風(fēng)機(jī)和給氣送風(fēng)機(jī)構(gòu)成的排氣裝置；在上述排氣送風(fēng)機(jī)的空氣流路中，設(shè)置了輔助室外熱交換器；在上述給氣送風(fēng)機(jī)的空氣流路中，設(shè)置了輔助室內(nèi)熱交換器；備有由上述輔助室外熱交換器及輔助室內(nèi)熱交換器一起構(gòu)成輔助冷凍循環(huán)系統(tǒng)的輔助壓縮機(jī)。
8.一種車輛的空調(diào)方法，其特征包括步驟用第1熱交換器來冷卻新鮮空氣；其次，被冷卻的新鮮空氣和返回空氣，用第2熱交換器冷卻。
9.如權(quán)利要求8所記載的車輛的空調(diào)方法，其特征為上述新鮮空氣通過給氣送風(fēng)機(jī)送入車內(nèi)，并以升壓狀態(tài)供給上述第1熱交換器。
10.如權(quán)利要求項(xiàng)9所記載的車輛的空調(diào)方法，其特處為上述新鮮空氣用第1熱交換器冷卻到接近上述返回空氣的溫度，被冷卻的新鮮空氣和上述返回空氣混合后，再用第2熱交換器進(jìn)行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明車輛用空調(diào)裝置,使循環(huán)的車內(nèi)空氣風(fēng)量減小。室內(nèi)送風(fēng)機(jī)的容量減小,同時(shí),使車體側(cè)壁內(nèi)的送風(fēng)通道截面減小,車輛內(nèi)部空間能夠有效利用。并且,減小換氣送風(fēng)機(jī)向車內(nèi)傳播噪音。其特征為:由換氣送風(fēng)機(jī)10、第1蒸發(fā)器11、第2蒸發(fā)器12及室內(nèi)送風(fēng)機(jī)13所構(gòu)成的室內(nèi)機(jī)2,懸掛在車輛的下部;在第1蒸發(fā)器中,換氣送風(fēng)機(jī)10從車外吸入新鮮空氣冷卻后,與車內(nèi)來的循環(huán)空氣混合,并在第2蒸發(fā)器中再次進(jìn)行冷卻。
文檔編號(hào)B60H1/00GK1189421SQ9710235
公開日1998年8月5日 申請日期1997年1月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月30日
發(fā)明者平川治生, 松本雅一, 廣瀨進(jìn), 服部守成 申請人:株式會(huì)社日立制作所